生物质成型燃料层燃NO排放特性研究

在层燃单元体炉上研究了生物质成型燃料的NO排放特性,采用热电偶和烟气分析仪对生物质成型燃料层燃过程中床层温度和表面气氛进行监测,分析了生物质成型燃料的燃烧特性和NO排放特性。试验结果表明,生物质成型燃料层燃分为火焰传播段和焦炭燃尽段。NO主要在火焰传播段生成,而在焦炭燃尽段,由于焦炭的还原作用,NO排放量逐渐降低,此外,NO排放总量随着一次风量的增加先减小后变大。     

Numerical Study on Biomass Gas Reburning in a 600 MW Supercritical Coal-fired Boiler

利用FLUENT数值软件对某电厂600 MW超临界前后墙对冲旋流燃煤锅炉进行了600℃时玉米秆气化气、稻秆气化气和小麦秆气化气再燃的数值模拟,研究了不同生物质气化气、再燃量对炉内燃烧、炉膛出口烟气温度及NO、CO2、CO生成的影响.结果表明：小麦秆气、玉米秆气、稻秆气的最大脱氮率分别是41%、40%、38%;随着生物质气体再燃量的增加炉膛出口CO2、NO排放浓度降低,温度和CO浓度升高;生物质气体再燃能有效降低NO排放浓度,而且对锅炉的正常运行影响较小;麦秆气、玉米秆气和稻秆气的脱氮率依次降低.     

生物质热解过程中氮转化规律的试验研究

采用TG-FTIR联用技术在氩气氛围下研究稻草、麦秆、杨木3种生物质热解过程中4种主要的含氮组分NH3、HCN、HNCO及NO的释放特性,并考察焦炭-N的产率。结果表明:在所选取的3种生物质热解过程中,4种含氮组分的释放趋势均与TG-DTG曲线一致,热解后期(温度高于500℃)释放较少;不同生物质热解,4种含氮组分的释放规律有较大差异,且相对产量分布不同。3种生物质NH3和HCN的相对产量明显高于HNCO和NO,NH3最高,HCN次之,两者之和占70%以上。随着生物质中H/N质量比的增大,NH3的相对产量增加,HCN的相对产量先增加后减少,HCN/NH3物质的量之比逐渐减小。杨木热解过程中气相氮释放较少,燃料氮81.50%存在于焦炭中,而稻草和麦秆中大部分燃料氮随挥发分析出,焦炭氮产率分别为29.97%和33.45%。     

富氧气氛下煤与生物质掺烧时污染物排放特性

利用管式炉实验系统对富氧气氛燃烧下煤掺烧生物质时污染物的排放特性进行测量分析,结果表明:随着燃烧温度和氧气浓度的提高,SO_2和NO的排放曲线峰值及转化率增加;随着掺烧生物质比例的增加,SO_2和NO的排放曲线峰值及转化率减小;掺烧的煤种和生物质种类对SO_2和NO排放影响较大,烟煤掺烧玉米秆比贫煤掺烧时的SO_2排放曲线峰值大,NO的排放曲线峰值小;烟煤掺烧玉米秆比掺烧锯末时的SO_2排放曲线峰值大,NO的排放曲线峰值小。     

生物质挥发分燃烧NO生成规律研究

生物质燃料在燃烧过程中燃料氮会转化为NO释放,而生物质中绝大部分的燃料氮在热解过程中以挥发分氮的形式释放,因此挥发分氮对于NO的生成极为重要。为探究生物质挥发分燃烧生成NO的规律,在水平管式炉反应器及Chemkin仿真模拟上研究了不同生物质、不同温度、不同氧浓度对挥发分NO生成的影响。试验结果表明:生物质含氮量越高,挥发分NO的转化率越低;挥发分NO的转化率随温度上升先增加,在800℃达到峰值后略微减小;氧浓度越高,挥发分NO的转化率越高。该结论有助于理解生物质挥发分燃烧生成NO的规律,对采取合理措施降低NO排放有积极意义。     

添加剂在生物质燃料燃烧时对NO排放的影响

为控制生物质燃烧过程中NOx的排放,本研究采用向生物质中添加纳米铁基添加剂的方式进行NO燃烧抑制研究。在一维管式炉中,分别对含有纳米Fe_2O_3添加剂的三种典型生物质燃料玉米秸秆、稻壳和锯末进行生物质取样100 mg,在700、800和900℃工况下实验研究NO排放特性。结果表明:Fe_2O_3可以有效地降低NO的峰值。随着温度升高,玉米秸秆和锯末的NO峰值降低率加大,在800℃时稻壳的NO峰值降低率最大。不同温度下,添加1 mg的Fe2O3时玉米秸秆、稻壳和锯末的最大NO峰值降低率分别为18.71%、29.88%和18.66%。增加Fe_2O_3的添加剂量,NO峰值降低率增大。在900℃时添加0.5~2 mg的Fe_2O_3,玉米秸秆、稻壳和锯末,最大NO峰值降低率分别为28.02%、32.56%和27.12%。纳米Fe_2O_3降低NO排放的效果要好于纳米单质Fe。根据生物质燃烧过程中氮的转化路径与机理,推测Fe_2O_3主要通过将NO的前驱物HCN还原为N2,从而抑制NO的生成;单质Fe则主要通过直接将生成的NO还原为N_2来减少NO的排放。     

粒径对氯、碱及碱土金属在生物质燃烧中析出的影响

研究固定床上稻秆和玉米秆在不同温度下燃烧过程中原料粒径对氯、碱与碱土金属(AAEMs)元素析出的影响。实验结果表明:随生物质粒径减小,K元素析出量逐渐增大,但不同生物质中K元素析出特性不同;粒径对生物质灰渣中MgO和CaO的含量变化有一定影响,同一种生物质,灰渣中MgO和CaO的含量变化规律相似;Cl元素析出量随粒径的减小而增加,当温度大于800℃时Cl元素释放完全;高温下生物质颗粒内的碱与碱土金属元素在不同的粒径下存在不同的物理化学反应,生成产物有所不同。     

烘焙预处理对高含氮木质废弃物气流床气化特性与含氮污染物分布的影响研究

在螺旋热解反应器上进行不同温度和停留时间下高含氮木废弃物的烘焙预处理,将烘焙后的固体产物进行气流床气化,考察烘焙对高含氮木质废弃物气流床气化特性与含氮污染物分布的影响,结果表明:烘焙预处理可提高气化产气的H_2/CO值与产气热值,降低碳转化率;烘焙后气流床气化产物含氮污染物浓度与直接气化有明显区别,其中NH_3与HCN的浓度均明显低于未烘焙气化,NH_3浓度由未烘焙时的708mg/m~3降至348mg/m~3,HCN浓度降低了27%。在较高的烘焙温度和较长的烘焙停留时间条件下,NH_3与HCN的浓度有所增大,但仍低于未烘焙气化。     

生物质成型燃料层燃过程中NO生成规律的实验研究

针对国内现有生物质层燃锅炉NOx排放高的问题,研究其床层层燃过程及NOx生成转化规律是实现清洁高效燃烧的关键,实验主要在单元体炉实验台上进行,重点关注木材成型燃料在不同风量、不同料层厚度下的焦炭层变化和床层表面NO生成释放规律。实验结果表明,在过量空气系数较小时,火焰锋面上方焦炭反应层逐渐积累,异相还原作用增强,床层表面CO浓度逐渐增加,对应地NO浓度逐渐下降。随着料层厚度增加,单位质量燃料释放的NO总量减小;随着过量空气系数增加,焦炭反应层厚度变薄,对NO的还原作用减弱,NO的量级则逐渐增大。     

温度及氧煤比对煤预燃过程中NO/HCN转化的影响

为探究煤粉预燃-燃烧耦合技术的低氮机理,通过在一维管式炉上对煤粉预燃过程中温度和氧煤比对NO/HCN的转化特性进行详细研究.实验结果表明在氧煤比为0和0.1时,随着温度升高,NO的含量下降,而HCN含量上升;当氧煤比进一步升高到0.3及以上时,随温度的升高NO的含量会升高,HCN的含量先升高后降低.同时,利用NO生成与还原的总包反应的速率常数随温度的变化趋势,得出在高温低氧情况下HCN还原NO占主导地位,在高氧情况下氧化生成NO占主导地位,以此来揭示NO的不同变化趋势.     

小球藻与准东煤共热解特性及NO_x前驱物释放规律

利用热重-质谱联用(TG-MS)技术对小球藻与准东煤进行共热解实验,研究小球藻质量分数分别为20%、40%、60%时混合物热解特性及主要NO_x前驱物的释放规律。研究结果表明:小球藻与准东煤共热解存在协同作用,可促使两种物质热分解的起始温度和终止温度降低,增强各自热解活性;准东煤热解时部分HCN会转化为NH_3,而小球藻热解时会有部分NH_3转化为HCN,共热解时促使上述两种相反转化趋势的因素同时存在且相互影响,从而使NH_3和HCN释放总量迅速减小;当小球藻质量分数为20%时,小球藻与准东煤共热解协同作用最强,且对NH_3和HCN释放量的抑制作用也最大。     

玉米秆超临界醇解产物高效液相分析

采用高效液相色谱法(HPLC)对玉米秆超临界醇解产物作了初步尝试性分析.结果表明:玉米秆超临界醇解产物中可能含有大量极性强于苯酚的化合物,其中芳烃类物质以单环为主.进行HPLC紫外检测分析时最好采用双波长检测:在0～30 min采用220 nm检测,在30 min后采用210 nm检测.示差检测表明:液化产物中存在烷烃类物质.挥发除去溶剂的样品与直接进样的色谱图对比表明:液化产物在溶剂挥发过程中可能损失了一些挥发性较好的小分子物质.对生物质液化产物的HPLC分析从侧面反映了该液化方法是可行的,生物质在超临界甲醇条件下解聚得较为彻底.     

生物质气化过程中燃料氮迁移影响因素实验研究

针对玉米秸秆和锯末两种生物质,进行了生物质气化过程实验,分析了气化参数对燃料氮迁移过程的影响。结果表明,在测试条件下,生物质气化产物中含氮组分浓度主要取决于气化温度,而当量比的影响相对较弱一些。NH_3和N_2是气化产物中氮的主要表现形式,其随气化温度的变化趋势相反。NH_3与N_2之间的转换反应是决定生物质燃料氮迁移演化过程中的一个主要热化学反应。     

生物质层燃实验台的设计与实验

研究小型层燃炉燃烧实验系统,设计并搭建了生物质多功能实验台,可进行层燃燃烧、室燃燃烧及配风等实验的模拟.同时对水稻秸秆和玉米芯燃料层燃燃烧过程进行了研究,分析了风量对生物质燃料层燃燃烧的影响.研究表明:对床层内部分布的热电偶的温度和整个燃烧过程中床层上方的气体浓度变化进行分析,燃烧过程的温度变化曲线与床层上方气体浓度变...     

不同煤种挥发氮析出过程的数值模拟与试验研究

采用数值模型研究了烟煤、贫煤和无烟煤等不同煤种热解、燃烧过程中挥发分氮的析出、中间含氮产物HCN的生成以及转变为NO的过程。利用有限体积方法对质量、化学组分、动量和热量守恒方程进行离散求解。计算获得了不同煤种的颗粒着火时间、热解过程、孔隙率、HCN和NO生成率等数据,并与沉降炉试验结果进行了比较,分析。     

市政污泥流化床掺烧生物质的NO与SO2排放特性研究

为了探究市政污泥燃烧过程中的气态污染物排放特性,在30 kW鼓泡流化床实验台上进行了市政污泥的燃烧实验,研究燃烧温度、二次风率、秸秆掺混比等参数对气态污染物排放特性的影响。结果表明：燃烧温度的升高会显著提高NO与SO₂的排放;提高二次风率使NO排放浓度减少,SO₂排放浓度增加;由于生物质中较低的N、S含量以及生物质与污泥燃烧的协同作用,污泥掺烧生物质能够有效地减少NO与SO₂的排放;秸秆占比由0提升至40%,NO由289 mg/m³下降至140 mg/m³,而SO₂排放浓度也从3 949 mg/m³下降至1 725 mg/m³;污泥掺烧秸秆时,NO与SO₂的整体排放特性与污泥单独焚烧相似,掺烧秸秆能够加快整体的燃烧速率,并加强燃烧气氛的氧化性,进而影响气态污染物的排放。     

木质生物质层燃燃烧特性实验研究

搭建单元体炉层燃燃烧实验台,以松木为原料,对木质生物质的层燃特性进行研究。通过控制炉排给风量,对层燃的床层温度变化过程、床料失重情况以及床层析出气氛测定,研究木质生物质的层燃燃烧特性及相关规律。结果显示炉排给风量对木质生物质层燃的床层温度分布等燃烧特性有较为显著的影响。     

一维火焰炉中混煤燃烧氮析出特性的试验研究

在一维煤粉燃烧试验台上,对贫煤掺混不同煤种的混煤在一维火焰燃烧过程中氮的析出特性进行了试验研究.结果表明:煤中析出氮主要以NO存在,NO2生成量很少;贫煤掺混不同煤种在相同工况下燃烧时氮释放差别较大,掺配比、氮存在形态对氮析出产物的形式和浓度有较大影响;混煤燃烧氮析出曲线一般具有双峰结构,混煤析出氮与组分单煤的加权平均有一定差异,氮析出量与混煤掺烧比例有关.     

生物质灰在流化床燃烧中的固硫特性研究

生物质灰分中碱性金属氧化物含量高,能通过燃烧调整,使灰在燃烧过程中固硫,降低SO2排放。研究选取4种生物质,利用小型燃烧实验系统揭示了各生物质在不同燃烧温度下的固硫特性。研究发现4种生物质都在燃烧温度达到820℃时使SO2最大排放浓度达到最高。玉米芯在720℃时的SO2最大排放浓度呈现最低,为820℃时的23.7%。玉米秆、木屑、麦秆都在670℃时的SO2最大排放浓度呈现最低,分别为820℃时的63.2%、20.3%、20.9%。670~920℃范围内,生物质的固硫率为10.93%~89.20%。温度670~720℃时,生物质的固硫率较高,达44.15%~89.20%。     

水煤浆热解过程中HCN和NH_3释放特性的分析

采用固定床反应器对水煤浆及其制浆原煤在惰性气氛下,制浆原煤在水蒸气气氛进行热解试验,研究HCN、NH3的释放特性。结果发现,制浆原煤和水煤浆HCN的释放量,随温度增加变化缓慢,趋于稳定;而制浆原煤在水蒸气气氛下,HCN的量随温度变化增加迅速,析出量远远超出制浆原煤及水煤浆的释放量。制浆原煤NH3释放量随温度升高先增加后有下降,在l000℃左右出现一个峰值,温度继续升高,NH3的量不再增加反而开始降低;水煤浆中NH3析出的量随温度增加,虽变化缓慢．但是仍比制浆原煤释放出的N心量要多;制浆原煤在水蒸气气氛下,随温度的升高,NH3的量一直呈增加趋势,温度到达1000℃后,增加更加迅速,释放量大于制浆煤和水煤浆的NH3释放量。综合考虑HCN和NH3的释放量以及燃料的着火、燃烧．显然水煤浆燃烧要优于煤粉的单独燃烧和煤粉喷水蒸气燃烧。