生物质再燃降低燃煤锅炉NOx排放研究综述

我国能源结构以化石燃料为主,不可再生且污染严重,开发和推广应用可再生能源,逐步调整与优化能源结构,意义重大.生物质能是一种清洁可再生能源,也是当前世界能源研究热点之一.重点介绍了生物质再燃利用技术的原理和应用现状,生物质再燃技术包括直接再燃、气化再燃以及高级再燃,使用生物质用于燃煤锅炉再燃,既可以合理利用生物质,又能有效降低燃煤锅炉的NOx排放,NOx减排率可达50%～90%,具有广阔的推广和应用前景.     

生物质气再燃还原NOx的数值模拟

为了解生物质气再燃还原燃煤NOx的机理,建立了充分搅拌反应器（PSR）和柱塞流反应器（PLUG）串联的反应器网络．利用CHEMKIN软件对该过程进行了数值模拟．并通过生成率分析（Rate—of-production analysis）和敏感性分析（Sensitivity analysis）对实验规律作出了解释。不同工况条件下的模拟结果与相应实验结果的比较表明：所建串联网络和所选用5元素、145组分、1006基元反应的机理是切实有效和可行的．用这种方法可以初步预测和模拟生物质气再燃还原燃煤NOx的还原效果。     

在燃煤电厂利用生物质再燃还原氮氧化物

生物质能是一种可再生的清洁能源,利用生物质能基本可以实现CO2的零排放。目前最有效的生物质能利用方式就是将生物质按照一定的比例在电站燃煤锅炉中与煤混燃。另外,电站燃煤锅炉排放的烟气中含有大量的氮氧化物(NOx),对环境危害极大。把生物质作为电站燃煤锅炉再燃燃料来还原氮氧化物(NOx),既可高效利用生物质能,又可以降低污染物(CO2、NOx等)的排放,具有显著的社会效益。     

抛煤机锅炉炉内再燃还原NOx的实验研究

工业锅炉燃烧的NOx处于无控制排放.利用燃料再燃技术在工业锅炉上控制NOx的排放,以抛煤机锅炉为背景,对在抛煤机炉内应用再燃技术脱除NOx进行了研究.其结果为:采用气体燃料再燃,可以将再燃喷嘴设计在前拱中,用废气作为再燃燃料,亦可以用飞灰回燃超细煤粉再燃形成还原性气氛,从理论和实验证明抛煤机炉内再燃可以还原NOx40%以上.     

天然气再燃降低燃煤锅炉NOx排放的研究

天然气再燃是一种可行、经济且高效的降低锅炉烟气中NOx排放的方法。介绍了它的原理与应用现状，在多功能燃烧实验台上研究了天然气再燃对NOx排放的影响，分析了在各种工况下的实验数据，得出影响脱除NOx效果的因素，并与某电厂石油气再燃实炉改造的结果作了对比，证明了再燃技术的可行性。     

燃煤锅炉再燃技术中再燃燃料的特性与选择

论述了燃煤锅炉再燃技术中使用煤、油、烃类气体以及生物质等不同再燃燃料时的再燃反应机理及特性,分析比较了各种燃料在特定燃烧条件下还原NOx的效果,并总结了再燃燃料的选取原则。     

焦油对生物质气化再燃还原NO的影响

采用配制含焦油模型化合物的生物质气的方法,实验研究了焦油的加入对生物质气化再燃还原NO的影响.模拟的生物质气化气由H2、CH4、CO、CO2、N2构成,并选择了苯、甲苯、苯酚和苯乙烯作为焦油模型化合物.实验在电加热的刚玉管流反应器中进行,实验温度在900～1,400,℃之间.研究了反应器入口焦油含量、氧气浓度、NO初始浓度、反应停留时间及反应温度等因素对还原NO的影响,分析了含焦油的生物质气化再燃特性.证实了焦油有助于提高生物质气化气还原NO的效率;含焦油的生物质气化再燃的最佳当量比在1.20～1.65之间,并且随着NO初始浓度的增加及停留时间的延长,NO还原效率逐渐增加;高温下,焦油含量较高时,有炭黑生成.     

生物质(气)耦合燃煤锅炉燃烧特性数值模拟

为了研究不同类型生物质对煤粉耦合生物质再燃锅炉燃烧特性的影响,基于FLUENT模拟软件,选取某超超临界660 MW锅炉作为研究对象,搭建煤粉锅炉耦合生物质(气)再燃模型,对锅炉进行改造,在最顶层二次风喷口和燃尽风之间增添生物质(气)再燃喷口,分别对纯煤燃烧,生物质固体再燃,生物质气体再燃等不同工况的燃烧特性进行数值模拟,研究燃烧区温度场,组分分布以及炉膛出口烟气中CO2和NOx质量浓度分布的变化规律.结果 表明:生物质再燃降低锅炉煤粉消耗量,使得主燃区燃烧温度降低,同时使得炉内燃烧火焰中心上移,炉膛出口CO体积分数上升,增加了排烟热损失;相比于纯煤工况,生物质固体和生物质气再燃均可以使炉膛出口CO2和NOx的体积分数降低,但是生物质气效果要明显高于生物质固体.其中食物垃圾气体再燃减少CO2排放与降氮效果最好,CO2减排率可达13.87％,降氮率可达24.13％.     

生物质(气)耦合燃煤锅炉燃烧特性数值模拟

为了研究不同类型生物质对煤粉耦合生物质再燃锅炉燃烧特性的影响,基于FLUENT模拟软件,选取某超超临界660 MW锅炉作为研究对象,搭建煤粉锅炉耦合生物质(气)再燃模型,对锅炉进行改造,在最顶层二次风喷口和燃尽风之间增添生物质(气)再燃喷口,分别对纯煤燃烧,生物质固体再燃,生物质气体再燃等不同工况的燃烧特性进行数值模拟,研究燃烧区温度场,组分分布以及炉膛出口烟气中CO2和NOx质量浓度分布的变化规律.结果 表明:生物质再燃降低锅炉煤粉消耗量,使得主燃区燃烧温度降低,同时使得炉内燃烧火焰中心上移,炉膛出口CO体积分数上升,增加了排烟热损失;相比于纯煤工况,生物质固体和生物质气再燃均可以使炉膛出口CO2和NOx的体积分数降低,但是生物质气效果要明显高于生物质固体.其中食物垃圾气体再燃减少CO2排放与降氮效果最好,CO2减排率可达13.87％,降氮率可达24.13％.     

气体燃料再燃对NOx还原的影响

气体燃料再燃是研究较多的降低烟气中ＮＯｘ含量最有效的方法之一。本文以典型的一次燃烧区烟气成分为模拟烟气,研究了不同的气体燃料（ＣＨ４,Ｃ２Ｈ２和Ｃ２Ｈ４）作为再为燃烧料时,再燃区燃烧工况（空气过量系数和再燃温度）对ＮＯｘ再燃过程和ＮＯｘ还原率的影响。通过计算发现,不同组分的气体燃料、再燃区空气过量系数及再燃区对ＮＯｘ的再燃过程和ＮＯｘ还原率都有重要的影响。     

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.     

生物质气化焦油生成碳黑的实验研究

生物质气化焦油有还原NO的作用。在小型管流反应器上进行的生物质气化气焦油还原NO的过程中有碳黑产生,对试验产生影响。碳黑对人体健康也极具危害。虽有研究表明碳黑有还原NO的作用,但其效果不如焦油裂解之后的小分子永久气体还原NO的效果好,因此再燃过程中有必要对碳黑生成进行控制。对几种典型的生物质焦油模型化合物（苯、甲苯、苯乙烯）燃烧生成碳黑的重要起始参数进行实验测定,得到不同再燃温度条件下（900～1400℃）,苯、甲苯和苯乙烯燃烧生成碳黑的起始碳氧比。本试验结果将对含焦油的生物质气化气再燃试验起到指导作用。     

生物质混煤再燃脱硝特性实验研究

在大型一维多功能脱硝试验台上进行了生物质混煤再燃脱硝特性实验.结果表明:生物质挥发分含量越高、混煤再燃燃料中生物质占的比例越高,其脱硝效率越高;生物质混煤再燃脱硝过程中存在最佳运行参数:最佳脱硝温度在1150℃左右,最佳过量空气系数范围为0.6～0.7,再燃比为15%～20%,停留时间约为0.8 s.     

层燃炉低NOX再燃烧技术的实验研究

在分析煤燃烧过程中NOx生成及破坏机理的基础上，提出采用再燃烧技术降低层燃炉NOx排放的方法，并通过热态单元体模拟炉，在不同高度上布置再燃燃料喷嘴和燃尽风喷嘴，实验研究了再燃燃料量、再燃区停留时间和主燃区空气过剩系数等因素对层燃炉NOx排放的影响。结果表明：采用再燃烧技术能有效降低NOx的排放，在实验条件下，降低NOx排放的最大值约为60％。图3表1参3     

10 MW生物质气化耦合超临界燃煤锅炉系统火用平衡分析

为有效评价生物质气化耦合燃煤锅炉系统能量转换过程,分析该系统的节能潜力,以某10 MW循环流化床生物质气化炉耦合大型超临界燃煤机组为例,建立了该耦合系统的火用分析控制体模型,利用Aspen plus平台对该系统实际运行过程进行火用平衡分析。结果表明：当前运行工况下,生物质气化过程火用损失是耦合系统最大的火用损失,达到42.28%,其次是可燃气体在燃煤锅炉内的燃烧及传热过程,为25.32%。因此系统运行过程中应采取优化运行措施,减小气化过程火用损失,同时气化炉应尽量与高参数的大型机组耦合运行,可燃气体选取在燃煤锅炉合适位置输入,以保证充分燃烧。     

生物质气化气中焦油非催化裂解实验研究

生物质气化是一种环境友好的新能源利用技术,焦油作为生物质气化的副产物,是限制气化技术发展的主要因素.试验针对生物质气化产出气中焦油在700～1 000℃裂解温度区间的裂解特性进行了分析,并提出了焦油裂解产气率的概念.试验表明,焦油裂解气可以成为生物质气化气的有效的能量补充,而且随着裂解温度的升高,焦油裂解产气率增加,焦...     

基于锅炉低NOx再燃技术中再燃燃料选择的讨论

再燃是一种清洁燃烧技术，可以实现锅炉低NOx排放。着重阐述了再燃技术基础及其反应机理，以及天然气、煤粉和煤浆等不同再燃燃料对锅炉NOx排放的控制效果和各自特点。不同燃料的再燃特性和运行成本有一定差异，根据燃料特点和使用经济性来选择再燃燃料，可以满足现有锅炉污染控制的经济要求和环境要求。     

天然气再燃技术中再燃区空气过量系数和温度对再燃效果的影响

论述了天然气再燃的基本反应机理,再燃区空气过量系数(氧浓度)对再燃反应机理的影响,并且分析比较了不同温度条件下再燃区空气过量系数(SR2)对再燃反应降低NOx排放效果的影响。在天然气再燃反应过程中,天然气可以通过高温热力分解或是氧化反应2条途径来还原NOx。在再燃温度为1200℃的低温情况下,当再燃区空气过量系数在0.93～0.94范围内,NOx还原效果最佳;而在1400℃的高温情况下,SR2的选取范围较宽,即使在SR2值很低的情况下,NOx还原效果仍较明显。此外,在考虑SR2对降低NOx排放效果的同时也应综合考虑燃料的燃尽程度以及飞灰的排放质量。