燃煤循环流化床N2O及NOx排放控制试验研究

在一直径为Φ２２ｍｍ的小型燃煤循环流化床内,通过调节给煤 的位置,分级燃烧以及注入二次风的高度,向床内注入碳氢燃烧,研究Ｎ２Ｏ和ＮＯ排放控制技术。试验表明,从料腿上部给煤能显著地降低Ｎ２Ｏ排放,但会引起ＮＯ排放的增加;可采用多点给煤,调节给煤分配来保证Ｎ２Ｏ和ＮＯ排放量均能同时满足环境要求。     

增压流化床N_2O和NO排放特性的试验研究

研究了燃煤增压流化床N2 O和NO的排放特性。在增压燃烧的条件下 ,随着床温的增加 ,N2 O的排放量减少得很快 ;而床温对NO的排放影响很小 ,这一结果与常压下的结果不同。随着过剩空气量的增加 ,N2 O和NO的排放量均增加 ,但N2 O的增幅比NO小。NO的排放量随着压力的增高而有明显的降低 ,在过剩空气系数较低的条件下 ,压力越高 ,NO的降低幅度越显著 ,而N2 O则增加。     

石灰石脱硫对循环流化床锅炉现场试验中N2O排放的影响研究

以往对于石灰石脱硫过程中N₂O排放特性的研究多集中在机理和实验室研究方面,在现场进行实际测量的数据较少。为了探索现场试验中石灰石脱硫对循环流化床（CFB）中N₂O排放的影响,测量和分析了某150 MW CFB锅炉不同负荷下炉内石灰石脱硫对烟气中SO₂、N₂O和NO_x的影响规律。结果表明:投入石灰石后,SO₂排放质量浓度在短时间内从1 200 mg/m³下降到100 mg/m³以下;石灰石以一定速率给入时,N₂O排放质量浓度会一定程度地降低,这与CaO对N₂O的热催化作用相关,但NO_x排放质量浓度显著升高,呈现此消彼长趋势;随着锅炉负荷的升高,N₂O排放质量浓度整体出现下降趋势。在CFB的燃烧温度范围内,N₂O可能取代NO_x作为主要的氮氧化物污染物来源。     

流化床煤燃烧过程中N2O的生成与分解机理的研究

试验室研究表明流化床煤燃烧过程中确有大量的Ｎ２Ｏ生成，且床温、过剩氧量、煤种及粒径、添加石灰石等对Ｎ２Ｏ排放量有较大影响；ＮＨ３的氧化反应、ＮＯ在煤焦表面的还原反应以及煤焦的直接燃烧都产生Ｎ２Ｏ，但生成量比较小，流化床煤燃烧中产生的Ｎ２Ｏ主要来自挥发分中ＨＣＮ的均相反应；Ｎ２Ｏ在高温下迅速分解，且Ｈ２Ｏ、煤焦、床料及备种氧化物对Ｎ２Ｏ的分解都有不同程度的催化作用；在脉冲电晕放电脱硝过程中有一定量的Ｎ２Ｏ产生，ＮＯｘ初始浓度、停留时间、脉冲电压及功率对Ｎ２Ｏ生成量都有影响．     

选择非催化还原过程中的N2O生成与排放

以煤粉燃烧锅炉为代表的高温燃烧一般不是主要的N2O生成源，但在应用选择非催化还原(SNCR)技术控制NO时，会生成一定的N2O。采用化学动力学计算和试验方法研究N2O排放浓度与SNCR技术使用还原剂类型、还原剂用量、反应温度、混合条件和反应时间之间的规律。试验和计算结果表明当反应时间足够时，反应温度越高、还原剂用量越少，N2O排放浓度越低。在SNCR反应过程中，N2O浓度呈先增后减的变化趋势。氨-SNCR试验结果表明N2O排放浓度在0-7μmol／mol之间。尿素-SNCR中约有8．7％的NO转化为N2O，排放为27．8μmol／mol，可能引起N2O排放问题。     

流化床燃烧中N2O生成影响因素的研究

在一个实验室规模流化庆反应器上进行了三种煤的燃烧试验,以估计在流化床燃烧过程中燃料成分和主要运行参数对N_2O和NO生成的影响。试验结果证实,在923K至1273K温度下N_2O排放量很高(30～200μL/L)。决定燃料氮生成N_2O的主要参数是燃烧温度、煤种和过量氧。降低温度导致N_2O生成量增加而同时NO生成量减少,烟煤N_2O产量要比贫煤高一些。空气燃料比影响N_2O产量,特别在接近理想配比燃烧工况时,N_2O排放减少。燃料粒径对N_2O的产生在低温下有一定影响,在高温下影响不大、加入石灰石脱硫使N_2O排放减少。     

循环流化床中石油焦与煤混合燃烧N2O排放特性研究

在一座0.5MW循环流化床热态试验装置上进行了石油焦与煤混合燃烧试验,研究了烟气中N_2O的排放特性。对于石油焦与煤不同的燃料配比,不同的锅炉运行参数,如一次风率、过量空气系数、床温和Ca/S比等对烟气中N_2O排放浓度的影响规律进行了研究。试验表明,对于混合燃料,随焦煤比增大,N_2O排放浓度增高;对纯焦而言,其N_2O排放浓度最低。对于不同焦煤比的燃料,随着一次风率的增大,N_2O排放浓度增高。随过量空气系数增大,N_2O的排放浓度增加。无论焦煤比是1:1或3:1的燃料,当床温升高时,N_2O的排放浓度减小,且随焦煤比的增大,受床温的影响更敏感。焦煤比为1:1的混合燃料,随Ca/S比增加,N_2O排放浓度增高。     

流化床中煤和生物质混烧N_2O和NO_x排放规律研究

采用煤和生物质混烧的方法来降低流化床燃烧煤中N2O和NOx的排放。实验结果表明,生物质在流化床底部迅速燃烧和热解,释放出大量的挥发分,挥发分燃烧消耗氧气,抑制了燃料氮转变成N2O和NOx;生物质快速燃烧和气化形成多孔性焦炭,有利于N2O和NOx的分解;随着生物质和煤的混合比例增加,N2O的削减率幅度减少,而NOx的削减率幅度基本不变。煤和生物质混烧可以有效降低N2O和NOx的排放。     

油页岩流化床燃烧N2O排放特性的试验研究

分析了流化床燃烧过程中N2O的生成与分解机理.为了验证N2O的生成与分解过程及其排放的主要影响因素,在小型热态流化床实验台上进行了油页岩燃烧N2O的排放特性试验,分别对过量空气系数、二次风率、循环倍率、床温等因素对N2O排放的影响规律进行了研究.试验结果表明:降低过量空气系数和二次风率以及提高循环倍率可以有效降低N2O的排放量;在床温为850℃左右时N2O排放量最高,当提高和降低床温时N2O排放量均能得到有效控制.     

循环流化床燃煤锅炉的SO2和Nox排放的试验和数值计算

文中采用数值模拟和试验相结合的方法来研究煤种对循环流化床燃烧(CFB)燃烧SO2和NOx排放的影响。在1．5MWth CFB试验台上分别做了5种煤燃烧的SO2和NOx排放试验,根据所建CFB锅炉脱硫脱氮数学模型和已建与煤种相关的CFB锅炉总体数学模型,对该试验台炉膛内5种煤SO2和NOx的生成和脱除进行数值模拟,其结果和试验结果吻合良好。结果表明,煤种决定CFB锅炉脱硫效率及SO2和NOx的排放。     

循环流化床富氧燃烧SO_2排放和石灰石脱硫特性研究

在50 kW循环流化床燃烧试验台上进行了大同煤在O2/CO2气氛下未添加石灰石和添加石灰石的富氧燃烧试验,试验各工况进口的氧气浓度为25%~50%,燃烧温度为850~950℃。试验研究的目标是获得燃烧温度和进口氧气浓度等参数对循环流化床富氧燃烧过程中SO2的排放特性和石灰石的脱硫特性的影响。试验研究表明:未添加石灰石时,SO2的排放量随着燃烧温度的升高而升高,随着进口氧气浓度和过氧系数的升高而降低。在相同[Ca]/[S]情况下,石灰石的最高脱硫效率所对应的燃烧温度在900℃。随着进口氧气浓度的增加,石灰石的脱硫效率显著提高,在[Ca]/[S]为3的条件下,进口氧气浓度从25%增加到50%,石灰石的脱硫效率从39.0%增加到83.5%。     

循环流化床锅炉给煤位置及其对燃烧效率的影响

分析了循环流化床锅炉中燃烧过程及给煤的混合过程,探讨了系统简化性能可靠的前墙给煤的可行性,研究了这一变化对燃烧效率的影响。认为前墙给煤可靠性提高,便于操作,对燃烧效率的影响较小。而燃烧效率主要取决于原煤的反应活性以及混合效果。     

煤粉在循环流化床高温空气下的燃烧与NOx排放

高温空气燃烧技术具有低污染物排放的优越性能，有望应用于煤粉的燃烧。搭建了煤粉高温空气燃烧热态试验台，由下行火焰的煤粉燃烧室和提供高温空气的循环流化床组成，煤粉燃烧室内径为220 mm、高3000 mm。用一种烟煤做了燃烧试验，试验结果表明：煤粉燃烧室上下温度均匀；煤粉燃烧室上部的还原区当量系数为0.8时，NOx排放水平在252~294 mg/m3之间，低于国家2003年制定的火电厂污染物排放标准35%~44%；循环流化床提供的高温空气中NOx的浓度对煤粉燃烧室内煤粉中的N向NOx的转化比影响很小；煤粉中的N向NOx的转化比可降低到25%。 关键词：高温空气燃烧；循环流化床；煤粉；氮氧化物     

循环流化床锅炉燃烧系统的动态特性研究

依据于大量变工况试验所获得的75t/h循环流化床锅炉固体物料浓度沿炉膛高度的分布曲线,在分析不同负荷下各流动区域出口固体物料浓度及其平均固体物料浓度随运行主导因素(运行风速)变化规律的基础上,建立了数学模型并研究循环流化床锅炉燃烧系统的动态特性,仿真研究了主蒸汽压力、床温、炉膛出口烟气含氧量、料层差压随给煤量、一次风量、二次风量、排渣率及燃烧率的阶跃响应,其结果和试验及相关研究成果基本一致。同时仿真研究了主蒸汽压力随汽机调门开度的阶跃响应。文中给出了可用于控制系统设计的燃烧系统的传递函数阵,分析了影响动态特性的因素,为循环流化床锅炉燃烧系统的控制策略研究建立了平台。     

焦炭的非均相反应对循环流化床煤燃烧中N2O生成与分解的影响

在一台小型循环流化床实验台上研究了焦炭的非均相反应对Ｎ２Ｏ生成与分解的影响。实验发现,用同一煤种在不同方式下制取的焦炭燃烧后的Ｎ２Ｏ生成量也有较大的区别;无氧和有氧两种不同的条件下ＮＯ在焦炭表面以两种不同的反应机理转化为Ｎ２Ｏ。     

循环流化床锅炉焦炭粒子的燃烧特性及其改进措施

通过建立单颗粒焦炭粒子燃烧的数学模型,并利用计算机求解,探明了循环流化床锅炉中焦炭粒子含碳量随粒径变化呈峰值特征这一现象的物理本质。结果表明,焦炭的粒径越小,其表面温度越接近于床内温度,而且焦炭粒子的燃烬时间随粒径变化的曲线将出现峰值。本文还提出了一些改进燃烧的措施。     

循环流化床燃烧技术的发展

循环流化床燃烧技术对我国燃煤污染控制具有举足轻重的意义。我国自上世纪80年代以来采取引进和自我开发两条路线,完全掌握了中小型循环流化床锅炉设计制造技术,在大型循环流化床燃烧技术上已经完成了150MW超高压再热循环流化床锅炉的示范工程,引进的300MW循环流化床锅炉进入示范实施阶段。阐明了超临界循环流化床锅炉是今后循环流化床燃烧技术发展极为重要的方向,是大型燃煤电站污染控制最具竞争力的技术。     

循环流化床燃煤锅炉炉内密相区动态特性改进模型

提出了基于稳态平衡的循环流化床锅炉密相区燃烧动态特性的算法,改进了以往动态模型存在的不完善之处。该模型可以方便合理地考虑宽筛分原煤颗粒加热升温所造成的时间迟延、挥发分释放和着火、焦炭燃烧等物理与化学过程,计算出在给煤扰动发生后密相区热量及床温的变化。给出并比较了某热电厂国产220t／h循环流化床锅炉给煤量扰动的床温实测运行数据和动态特性预测结果。     

煤和垃圾衍生燃料循环流化床混烧的试验研究

分别在热重分析仪和0.5MW循环流化床燃烧系统上进行了煤和垃圾衍生燃料混烧实验。热重试验表明:混烧过程中,两者基本上保持各自的燃烧特性,同时垃圾衍生燃料的加入能显著提高煤粉的燃烧性能。循环流化床试验表明:相对于煤粉单独燃烧,混烧能使整个炉膛的温度分布更均匀;垃圾衍生燃料的加入降低了CO、NO、N2O、SO2的排放,但却大大增加了烟气中HCl的浓度;垃圾衍生燃料中的钙基物质能对SO2起到脱除作用,同时HCl的存在会促进钙基物质与SO2的反应;在混烧情况下,随着床层温度的升高,N、S、Cl等元素对气相污染物的转化率增加,同时,钙基物质对酸性气体SO2、HCl的脱除反应受到抑制,因此烟气中的NO、SO2、HCl等污染物浓度增加。