压力流化床和粉煤燃烧技术开发和应用发展动态

本文介绍国外第二代压力流化床燃烧和粉煤燃烧技术的最新发展，以及高温烟气的净化技术。     

分解炉空气分级燃烧及NOx排放特性研究

随着我国经济的飞速发展,作为重要基础材料的水泥产品需求量极大且趋于稳定。水泥生产过程中的NOx排放与燃煤火电厂和汽车尾气产生的NOx排放已成为空气污染的主要来源,而分解炉是降低水泥生产工艺中NOx排放的有效设备。笔者在引入高温烟气的模拟分解炉内进行空气分级燃烧试验,研究配风位置、配风比例以及石灰石/煤比例对分解炉内燃烧和NOx排放特性的影响规律。试验稳定过程中,高温烟气发生装置的给煤量和配风量保持不变。此时,高温烟气发生装置的时间平均温度为911℃,其产生的高温烟气温度稳定在750℃左右,高温烟气中NOx主要以NO和N2O的形式存在,其浓度分别为261.49×10^-6和12.96×10^-6。该股高温烟气将模拟实际回转窑产生的烟气进入分解炉内。在分解炉的上部区域(距离顶部0~2 000 mm区域)的温度为800~1 000℃,与实际分解炉运行温度一致,排放烟气中NOx主要以NO和N2O形式存在。随着中间配风位置的下移,煤粉燃烧放热区域下移,而顶部区域的石灰石吸热量变化较小,则原有热量平衡被打破且原有吸热量高于现有放热量,导致顶部区域内燃烧温度降低。此时,还原气氛中煤粉燃烧和石灰石分解反应时间均变长,导致NOx的还原反应更加充分。但石灰石分解产生的氧化钙(CaO)作为中间产物会促进NO的生成反应,其反应时间增加也促进了NO的生成;另一方面,石灰石作为催化剂参与焦炭和挥发分还原NO的反应过程,分解炉顶部区域的温度下降使得该还原反应变弱。综上,NO的最终排放浓度是以上反应的综合结果。随着配风位置的下移,该变化对NO的生成作用更加明显,故NO的排放浓度逐渐升高。当一级风量与二级风量的配风比例降低时,分解炉上部区域的煤粉燃烧份额减少和石灰石分解量降低,而分解炉下部区域的煤粉燃烧份额增加和未分解的石灰石份额增加,但石灰石的吸热增加量高于燃烧增加份额的放热量,因此分解炉内整体温度均降低。分解炉内NO浓度是由石灰石催化的氧化过程和还原过程综合决定的。一级风量变小时,尾部CO浓度随之增加,烟气中NO浓度呈现降低的趋势。当石灰石/煤比例增加时,分解炉内沿程温度逐渐下降。随着石灰石给粉量增加,分解炉内石灰石受热分解产生的CaO浓度增加,CaO催化NO还原反应更剧烈,从而NO浓度逐渐降低。而石灰石给粉量增加和分解炉温度降低的过程导致尾部的CO浓度升高。     

洁净煤技术与环境

工业污染物排放是中国大气环境污染的主要原因，本文介绍了不同工业行业燃煤量、ＳＯ２、烟尘、粉尘排放量及不同行业的排放差别及特点，对选煤、型煤、动力配煤、循环流化床燃烧、烟气净化等洁净煤技术的经济、环境效益作了初步分析，指出选煤、型煤、动力配煤是发展洁净煤技术的优先领域，烟气净化、循环流化床燃烧是需要大量开发、推广的技术。     

煤干燥装置热工计算之探讨(续)

"燃料与化工"1995年№3期第64页刊登的"煤干燥装置热工计算之探讨"一文中,介绍了采用煤气燃烧成高温烟气作为干燥介质,并计算出每小时的煤气用量.但是,在工业生产中所设置的燃烧炉通常为两用炉,既可燃烧煤气产生高温烟气,又可燃烧煤产生高温烟气作为干燥介质,为此,现将采用煤燃烧时的计算方法补充如下.     

采用流化床燃烧技术改造燃煤锅炉

介绍华中理工大学煤燃烧国家重点实验室开发的３种用来改造化肥厂燃煤锅炉的循环流化床锅炉炉型及其特点，并对第一代循环流化床锅炉达不到设计蒸发量提出了解决措施。     

流化床内煤着火特性实验研究

为了对当前大量应用的带有床下启动燃烧器 CFB锅炉的启动运行提供指导 ,以及为从事循环流化床技术和煤燃烧理论研究提供参考 ,在电加热的小型流化床燃烧系统上 ,采用热烟气炉下点火的方式来研究煤粒在流化床内的燃烧特性 .测定了福建龙岩无烟煤的着火特性 ,分析了粒径、床温对着火点的影响 .并提出了煤颗粒在流化床内着火点测定的实验规范 .     

循环流化床锅炉技术值得推广

<正> 循环流化床燃烧技术是80年代发展起来的一项新型技术。它是在第一代沸腾炉的基础上,为克服其飞灰含量高、燃烧效率低、埋管受热面磨损严重、脱硫剂的利用率低等固有缺点而开发的,因而也称作第二代沸腾炉。循环流化床燃烧方式主要是将烟气携带出炉膛的未燃尽的物料颗粒,经气固分离再送回炉床反复燃烧,物料可多次循环。循环流化床燃烧技术具有以下特点: 1.燃烧效率高。由于循环流化床中的灰及燃料多次循环,虽然燃烧温度只有850℃     

旋风炉飞灰重熔法燃烧固硫的实验研究

通过立式旋风炉实验台研究以飞灰重溶的方法解决高温燃烧固硫问题的可行性．实验发现：影响高温固硫效率的主要因素是钙硫比和温度．和循环流化床炉内燃烧固硫一样，随着钙硫比的增加，高温固硫效率提高，同时钙的利用率和锅炉燃烧效率下降．与循环流化床炉内固硫不同，高温固硫的最佳燃烧温度范围在1300℃～1400℃之间，这一窗口温度的存在是各种高温固硫机理联合作用的结果．这一点和大多数文献报道的实验研究结果一致，实验研究同时发现：飞灰主要组分Al2O3，Fe2O3和SiO2等都可以不同程度地提高高温固硫效率，但是它们的反应活性低于化学制剂．飞灰中硫元素的存在形式影响固硫效率．     

65t/h高低差速循环流化床锅炉燃烧特性模拟

基于商业计算流体力学软件Fluent,采用非预混燃烧模型对一台65t/h高低差速循环流化床锅炉炉内燃烧特性进行三维稳态模拟,并对高、低速床内温度和组分分布进行分析。通过温度场和差速循环流化床特有的内循环特性验证所选模型的有效性,根据炉内温度、CO_2浓度和O_2浓度的分布分析差速循环流化床的燃烧特性。结果表明:高低差速循环流化床实现了不同粒径颗粒的分床燃烧,大粒径颗粒在高速床燃烧,小粒径颗粒进入低速床燃烧。燃料燃烧放出的热量一部分由烟气带走,大部分由颗粒的内循环过程被带入左右低速床,使燃料继续燃烧并传递给埋管受热面,换热后的物料通过回流孔回到高速床。     

设有内置高温组合式旋涡分离器的循环流化床锅炉

开发了一种新型内置组合式高温旋涡分离器,其阻力低、体积小、耐磨损、结构简单、安装方便、材质要求低、烟气处理量大、性能稳定、且可按锅炉容量变化随意组合,易于大型化,尤其是具有分离、燃烧、燃烬的多重功能,可同时降低固体燃料的机械不完全燃烧损失与化学不完全燃烧损失,可满足不同容量循环流化床锅炉的要求。内置组合式高温旋涡分离器用于循环流化床锅炉的设计收到了满意的效果,目前多台不同容量和参数的设有内置高温组合式旋涡分离器的循环流化床锅炉已投入稳定的商业运行。     

75t／h循环流化床锅炉运行及改造小结

循环流化床锅炉是一种高效、低污染的新型锅炉。该炉采用了循环流化床燃烧方式，其煤种适应性好，可以燃用烟煤、无烟煤、贫煤，也可以燃用褐煤、煤泥、煤矸石等低热值燃料，燃烧效率达95％～99％，尤其是以煤为原料的氮肥企业，将造气炉渣、无烟煤末与烟煤混合而成的混合料作为循环流化床锅炉的燃料，既解决了造气炉渣的处理问题，又能节约大量燃料，经济效益明显。由于采用分段燃烧方式，可大幅降低NOx的排放，尤其可燃用含硫较高的燃料，     

循环流化床燃烧在高过剩空气下的NOx排放

提出了借助循环流化床在高过剩空气系数下燃烧的技术提供高温空气的新构思。搭建了循环流化床燃烧热态试验台,完成了循环流化床燃烧在高过剩空气系数下的NOx排放特性试验,结果表明:循环流化床在高过剩空气系数下燃烧温度分布均匀,燃烧稳定性好;过剩空气系数增大,氮氧化物排放增加;提升管二次风高度的增加和还原区系数的减小有利于控制氮氧化物的排放水平和减少煤中的N向NOx的转化比。在过剩空气系数为1.6、还原区系数为0.72和二次风高度为1 500 mm时,循环流化床NOx排放为339 mg/m3,煤中的N向NOx转化比为21%。循环流化床高温空气NOx的浓度对燃料高温燃烧NOx排放的影响需要进一步研究。     

双流化床锅炉和双流态高效洁净燃烧工艺

为了从源头控制燃煤电厂烟气污染物,实现"超低排放",在对煤燃烧过程中NOx、SO2生成机理、控制措施进行探讨的基础上,借鉴循环流化床锅炉和鼓泡流化床锅炉的技术特点,提出了双流化床锅炉技术方案及其高效洁净燃烧技术工艺,通过参数解耦等技术可以实现运行指标的优化控制,分别控制NOx和SO2的生成及脱除,从而实现煤的高效燃烧和烟气污染物的"超低排放"。通过理论分析论证和流化床运行实践佐证,双流化床锅炉及双流态高效洁净燃烧工艺可以在燃烧过程中实现污染物的"超低排放"。     

燃煤炉加钙脱硫后热平衡的修正与分析

本文从石灰石脱硫化学反应方程导出加石灰石后烟气成分和炉内热平衡修正计算式，并示出了对中硫煤和高硫煤修正与不修正的区别，供热力计算和燃烧脱硫操作参考。     

煤燃烧中NOx的来源和抑制其生成的有效措施

煤燃烧中产生的ＮＯ＿ｘ是不可忽视的大气污染源。根据其生成机理，它主要来自煤中氮的氧化以及高温下空气中Ｎ＿２和Ｏ＿２的反应。烟气中ＮＯ＿ｘ的浓度范围很宽，从２００至２５００ｍｇ／ｍ￣３，影响因素有燃烧温度、空气过剩系数、煤种和燃烧器类型等。在煤燃烧中采取适当措施，可以有效地降低ＮＯ＿ｘ浓度，如降低燃烧温度、分段燃烧、优化空气过剩系数、烟气部分循环和选用含氨量低的煤等。     

高汞煤燃烧过程中汞的析出规律试验研究

针对3种中国典型的高汞煤,利用马弗炉和管式试验炉进行了燃烧温度、燃烧时间等条件因素影响燃煤汞的析出及形态迁移转化的试验研究。研究表明,燃烧条件下加热时间对典型高汞煤中汞的析出率的影响不明显;高汞煤燃烧后,煤中汞在很短时间内即以气态方式进入烟气,并主要以二价汞(Hg2 )和零价汞(Hg0)形式存在,其形态分布与燃烧温度和煤种有关;随着燃烧温度的升高,烟气中的二价汞含量有逐渐升高和零价汞含量逐渐降低的趋势。     

烟气循环式燃煤耦合污泥焚烧系统中污泥燃烧及重金属迁移特性

由于近年来污泥排放量增长迅速,对环境造成了严重污染,提高污泥的利用水平和无害化处理能力成为了研究热点,煤与污泥耦合燃烧是污泥减量化、无害化和资源化处理的有效手段之一。为此提出了一种基于烟气循环的燃煤耦合污泥焚烧系统,该系统中污泥通过单独的焚烧炉焚烧而非向煤粉炉内投加,同时采用煤粉炉高温烟气再循环促进污泥焚烧。采用管式炉、热重分析仪和X射线荧光光谱分析仪,研究了该系统中污泥燃烧特性及重金属迁移特性。分析了污泥含水率对燃烧特性的影响以及炉温、气体成分对重金属迁移特性的影响。结果表明,含水率的增加不利于污泥燃烧;炉温的增加有利于强挥发性重金属转化成气态从而降低残留率。升高O₂体积分数对不同重金属的残留率产生不同影响。CO₂体积分数升高会增加重金属的残留率,这是因为高体积分数的CO₂会降低燃烧温度,将重金属转变为稳定的金属氧化物并降低残留焦炭的孔隙率。相反,H₂O体积分数的升高会降低重金属的残留率,这是因为H₂O的存在提升了燃烧温度和焦炭的孔隙率。     

新型干法水泥生产线氮氧化物排放的影响因素

通过对7条水泥生产线窑尾烟气成分的测试分析，探讨CO浓度、炉型、喷枪位置等因素对脱硝效率的影响。结果表明：窑尾烟室CO浓度与氮氧化物（NOx）浓度密切相关，CO浓度越高，烟气中NOx浓度越低，反之亦然；分解炉炉型对NOx排放有较大影响，单从NOx减排角度来看，旁置预燃室炉和流化床炉型有利于还原窑尾烟气中的NOx；选择性非催化还原脱硝（SNCR）系统喷枪安装在C5旋风筒入口或C5出口位置有利于脱硝效率的提升；分级燃烧名义脱硝效率在11.0%~46.3%之间，SNCR名义脱硝效率在75.9%~92.2%之间，综合名义脱硝效率在77.4%~93.1%之间。     

高温水冷分离低速循环流化床锅炉的设计与发展

循环流化床燃烧技术是在鼓泡床技术上发展起来的一种新的燃烧技术，循环流化床锅炉(CFB)亦被称为第二代沸腾炉。它克服了鼓泡床沸腾炉燃烧效率低和磨损严重等缺点，增加了物料循环系统。由于CFB具有燃料适用性广、负荷调整范围大、在炉内加石灰石可直接脱硫和低温燃烧降低NOx的排放等优点，近些年来得到了迅猛发展。     

煤和油页岩颗粒燃烧的数学模拟进展

本文评述了煤和油页岩颗粒燃烧的数学模拟研究，探讨了灰分自固硫的环保价值，提出了在考虑挥发分火焰燃烧和灰分固硫前提下建立煤和油页岩颗粒流化床燃烧析硫数学模拟的途径。