生物质再燃脱硝及异相还原研究

利用携带流反应器研究再燃燃料种类(稻秆、麦秆、棉花秆、稻壳、麦秆焦)、再燃燃料比Rff、再燃区反应温度t2、再燃区过量空气系数α2、再燃燃料粒径dp等因素对脱硝效率的影响,分析了麦秆焦异相还原NO对总脱硝效率的贡献。结果表明:4种生物质中棉花秆脱硝效果最好,麦秆次之,稻壳和稻秆较差;在相同α2下,t2=900～1100℃内,生物质再燃脱硝效率随着t2的提高而增加;对于粒径小于425μm生物质再燃燃料,其再燃脱硝效率随粒径减小略有增加;随着α2的降低和Rff的提高,生物质再燃脱硝效率均呈现先上升后下降的趋势,在α2=0.7～0.8,Rff=20%～25%条件下,可以获得较高的脱硝效率,各种生物质再燃脱硝效率均在50%以上;在Rff=10%～26%,麦秆焦异相还原NO的贡献在59%～68%,且呈现中间低两头高的趋势。     

无氧条件下Na、K、Fe对生物质焦炭脱硝效率影响的试验研究

生物质中Na、K、Fe含量较高,对低氮燃烧所采用的再燃脱硝过程有利。为有效利用中国的生物质资源,有必要对生物质焦炭的脱硝性能进行研究,为此在固定床系统上研究了无氧条件下Na、K、Fe对异相脱硝反应的影响。试验结果表明,适量的Na、K、Fe可以大大提高生物质焦炭的脱硝效率,在酸洗后的生物质焦炭中添加Na、K、Fe会使得脱硝效率显著增加。其中,当生物质焦炭与Na2CO3或K2CO3的质量之比为0.1时,生物质焦炭的脱硝效率可增加20%以上,且脱硝效率随Na、K添加量的增加而增加;Fe对生物质焦炭脱硝效率的促进效果明显优于Na、K元素,生物质焦炭与Fe（ＮＯ３）3·9H2O质量之比为0.01时即可使生物质焦炭的脱硝效率增加20%左右,但当二者质量之比超过0.04时,生物质焦炭的脱硝效率随Fe添加量的增加而降低。     

生物质再燃脱硝的试验研究

采用恒温沉降炉研究了秸秆、稻壳2种生物质及一种煤粉作为再燃燃料的NO还原特性,针对燃料种类、过量空气系数、停留时间及再燃比例4个因素的改变对脱硝率的影响进行了实验研究,同时对3种燃料的再燃燃尽特性进行了分析。研究表明：生物质脱硝能力明显高于煤粉,提高再然比例及减小过量空气系数,3种燃料的脱硝率有不同程度的提高,其中秸秆脱硝率最高,稻壳中等,煤粉最低;在一定的再燃停留时间内(650 ms),延长停留时间,脱硝率增加,超过这一停留时间,脱硝率增加缓慢。生物质与煤粉相比,在相同反应条件下能获得更高的脱硝效果,同时其不完全燃烧损失保持在合理的范围内。     

O2/CO2燃煤气氛下有机钙再燃脱硝性能

采用沉降炉实验系统研究了O2/CO2燃煤气氛下醋酸钙、醋酸调质石灰石和木醋调质石灰石再燃脱硝性能,探索了CO2浓度、温度、再燃比、氧浓度、停留时间、SO2、氨氮比等反应参数对再燃和先进再燃脱硝的影响。结果表明：O2/CO2气氛下,提高CO2浓度有助于有机钙再燃脱硝反应。有机钙再燃和先进再燃脱硝适宜工况参数：温度范围1223~1373 K、再燃比为14%~17%、再燃区入口氧浓度为3%左右、停留时间为0.8 s,氨氮比为0.75。典型工况条件下,有机钙基本再燃脱硝效率为62.0%~82.7%,先进再燃脱硝效率88.3%~95.6%。醋酸和木醋调质石灰石再燃和先进再燃脱硝性能略优于醋酸钙。O2/CO2气氛下有机钙再燃在最佳脱硫温度下不能获得最大脱硝效率,先进再燃可以明显改善脱硝性能。最佳反应条件下木醋调质石灰石先进再燃脱硫脱硝效率分别为73.2%和94.8%。     

生物质再燃脱硝特性的实验研究

沉降炉实验结果表明,生物质再燃可以获得70%左右的脱硝效率。在1373 K温度范围内,随着温度的升高,棉秆、麦秆、梧桐木和松木的再燃脱硝效率均有提高。为保证较高的脱硝效率,再燃区过量空气系数、再燃比以及停留时间应分别为0.6～0.8、20%和0.7 s左右。同时,燃料粒径对脱硝效率影响不明显。而随着NO初始浓度的增加,脱硝效率得到相应的提高。     

生物质再燃还原NOx的机理分析

生物质是用于煤粉炉再燃脱硝的重要燃料。分析了生物质快速热解还原NOx的机理。生物质热解的主要产物是H2、CO、CO2、CH4、C2H2、C2H4、C2H6、C3H6、C3H8、焦炭、焦油和灰分等。生物质中的氮热解转化为HCN和NH3,二者对还原NOx有很大的影响。生物质再燃主要是通过碳氢化合物还原NOx,HCCO+NOx和CHi(特别是CH3)+NOx是最重要的反应,CHi在CH4脱硝过程中最重要,HCCO在C2脱硝过程中占主导作用。CO、H2、焦油和灰中的碱金属对还原NOx起到一定的促进作用。     

再燃区水煤浆脱硝反应特性的试验研究

为了解水煤浆的再燃脱硝特性，于固定床反应器上，模拟再燃区反应环境，利用组成为O2=4%，CO2=16%，NOx= 400 mL/m3，平衡气Ar的模拟烟气，在反应温度900~1200℃，过量空气系数在0.7~1.1的范围内，研究了水煤浆的再燃脱硝表现和影响因素。试验发现，水煤浆的再燃脱硝能力是煤粉和水综合作用的结果；其脱硝效果与成浆煤种相关，随再燃区过量空气系数的增加而减弱，与再燃区温度成正比，与成浆煤粉粒径和煤浆浓度成反比。试验获得的最高水煤浆脱硝率为64%。优良的脱硝特性揭示水煤浆是一种优质的再燃燃料，具有广阔的再燃应用前景。     

气体先进再燃脱硝试验研究

选用天然气和液化石油气作再燃燃料,氨水和尿素作还原剂,碳酸钠和乙醇作添加剂,采用锅炉燃烧模拟装置研究了多种形式先进再燃的脱硝性能。结果表明：先进再燃比基本再燃脱硝效率明显提高。在典型条件：再燃比为15%,再燃温度为1 273 K,氨氮摩尔比为1.5时,天然气和液化石油气先进再燃脱硝效率分别达到82%~88%和82%~ 92%,而氨的有效利用率比SNCR中的低。碳酸钠能有效拓宽还原剂脱硝温度窗口,乙醇则对还原剂脱硝有一定的抑制作用。还原剂远离燃尽风喷入燃尽区下游适宜温度范围内,可获得更高的脱硝效率和还原剂利用率。先进再燃与SNCR复合脱硝效率可达90%以上,是一种高效的脱硝方法。     

煤粉再燃过程再燃煤比脱硝量的实验研究

对于煤粉再燃过程,定义单位质量再燃煤粉还原NO量为比脱硝量。在煤粉携带炉上进行再燃实验。对不同工况下NO还原效率与比脱硝量进行对比研究,分析O2浓度、再燃燃料比与煤粉细度对比脱硝量的影响规律。实验与分析结果表明：NO还原效率高并不意味比脱硝量高;NO还原效率随O2浓度降低和再燃燃料比增加而单调增加,但比脱硝量变化规律相对复杂。不同细度煤粉达到最高比脱硝量的工况不同。过量空气系数为0.3~0.65的范围为高比脱硝量区。煤粉粒径减小、反应时间增加导致NO还原效率与比脱硝量增加。     

天然气再燃还原NO的实验研究

天然气再燃是控制燃煤电站氮氧化物排放的先进技术。对天然气再燃还原NO的关键影响因素进行了系统实验研究,发现脱硝效率随着天然气/NO摩尔比以及温度的增加而提高;再燃区存在最佳过量空气系数,α在0.8左右时脱硝效率最高;延长再燃区停留时间有利于降低NO的排放,但超过1.53s后,继续增加停留时间对脱硝效率的影响并不明显。     

影响水煤浆再燃效果的主要因素研究

为了研究使用水煤浆作为再燃燃料在大型电站锅炉上的再燃脱硝效果和影响因素，在1台新建的670t/h的水煤浆锅炉上进行了再燃燃料量比在12.5%~25%、主燃区过量空气系数a1在0.92~1.34、再燃区过量空气系数a2在0.91~1.04之间变化的低NOx燃烧调整试验，分析了再燃燃料量比、再燃区过量空气系数、主燃区过量空气系数、再燃区温度、烟气在再燃区停留时间和混合状况对脱硝率的影响。试验结果显示，相对于均等配风时锅炉的NOx排放量788mg/m3，水煤浆再燃能够有效地降低NOx的排放量，脱硝效果最高可以达到42.5%，说明大型电站锅炉上采用水煤浆再燃是一种有前景的脱硝方法，同时通过试验确定了再燃过量空气系数为0.95时的最佳再燃燃料比为16%，再燃燃料比为25%时，在实验工况范围内，最佳再燃区过量空气系数为0.91。     

多煤阶煤粉再燃脱硝特性的试验研究

利用管式石英反应器研究了5类煤种的再燃脱硝能力,分析了气流氧含量、煤种挥发分含量、灰分金属氧化物组分对再燃脱硝效果的影响.实验结果表明:随着气流氧含量的升高,挥发分以及焦炭的脱硝效率均降低,但脱硝效率对氧含量的敏感度呈下降趋势;挥发分均相还原所得脱硝效率在实验工况范围内均远高于焦炭非均相还原所得脱硝效率,但其对氧含量的敏感度亦最高;对于所涉及煤种的整体脱硝效率,褐煤最好,烟煤次之,无烟煤最差;煤种挥发分以及某些金属氧化物的含量对脱硝效果起到重要作用,两者缺一则脱硝效率可能明显降低.     

660MW机组燃煤锅炉耦合生物质气再燃数值模拟

为了研究不同高度生物质气再燃喷口对锅炉燃烧过程等的影响,基于Fluent软件,搭建燃煤耦合生物质气模型,对某公司660 MW机组煤粉炉耦合生物质气再燃过程进行了数值模拟,研究生物质气喷口位置对锅炉温度场、NOx的排放量和烟气中各组分变化的影响。结果表明:燃煤锅炉耦合生物质气再燃会导致炉膛烟气出口温度升高,并且随着生物质气喷口高度的增加而增加;生物质气再燃能降低NOx的排放量,生物质气喷口位于再燃区上部、中部、下部时NOx排放的平均质量浓度分别为228.32、210.19、239.58 mg/m3,其中生物质气喷口位于再燃区中部的效果最好,与原始工况NOx排放平均质量浓度291.96 mg/m3相比,下降了28.01%;生物质气再燃增加了烟气中CO的体积分数,并且随着生物质气喷口位置的增高而增加。     

甲烷先进再燃脱硝特性的实验研究

为了获得高效、低成本的NOx脱除技术,在一管式石英反应器上对使用尿素溶液作为还原剂、甲烷作为再燃燃料的先进再燃过程进行了实验研究,结果表明:①随着再燃区过量空气系数α2的增加,AR过程的最佳脱硝温度(topt)先升高而后再降低,最高温度出现在α2=1.0左右,R=2.0时最佳脱硝温度可高达约1 250℃;②AR最佳脱硝效率在α2=1.13附近达到极大值,即还原剂宜喷入弱氧化性气氛中为合适,R=1.5时最佳脱硝效率即高达约90.7%;③AR过程在取得高脱硝效率的同时可以有效控制尾部的NH3泄漏,相对于NH3而言HNCO需要更高的温度才能促使其消亡;④AR过程的N2O排放只在1～2个实验温度点时才明显出现,同时N2O排放量也相对较低。     

水煤浆再燃降低锅炉NOx排放的实验研究

为明确锅炉采用水煤浆再燃技术时的整体NOx控制效果和影响因素,利用神华煤,在0.25 MW沉降炉上,分别以煤粉和水煤浆为再燃燃料,进行了再燃NOx控制实验。结果显示,水煤浆再燃时的脱硝效果优于煤粉;一定范围内,较高的再燃比有利于锅炉整体再燃脱硝;锅炉主燃区宜采用氧化性氛围,此时该处的过量空气系数与脱硝效果呈现二次曲线关系;水煤浆再燃脱硝率与再燃区过量空气系数成反比。实验证实,水煤浆是一种较优的再燃燃料,可被广泛应用,以实现对工业炉NOx排放的有效控制。     

超细煤焦的细度对再燃还原NO的影响

以烟煤和褐煤混煤超细煤粉制作的煤焦作为再燃燃料，用N2，O2，CO2，NO配制模拟烟气，在立式携带流反应器中进行了煤焦再燃还原NO的实验，研究了超细煤焦的细度对炉内1300℃高温烟气中再燃还原NO 的影响。结果表明：①NO 的还原效率随着超细煤焦细度的提高而增大；②在再燃燃料比为20%~25%、再燃区的初始氧浓度为2%~4%的工况范围内，煤焦细度对NO 还原效率的影响显著；③在其它情况相同的条件下，当煤焦细度由154mm筛下提高到71mm筛下时，再燃还原NO的效率增加幅度不大；当煤焦细度由71mm筛下提高到45mm筛下时，再燃还原NO的效率大幅度增加；④NO还原效率与煤焦粒径的2次方成反比。     

含氨煤气再燃脱硝反应的化学动力学模拟

煤气再燃有望成为一种有效的低污染燃烧方式得到广泛的使用。该文利用化学动力学模型对2种典型含氨煤气的脱硝反应特性进行了模拟研究。计算结果发现,再燃停留时间的延长可以显著提高再燃脱硝的效果,再燃停留时间应该大于1s才能取得较好的脱硝效果。同时,再燃温度越高,反应越迅速,脱硝效果越好。再燃区过量空气系数的降低对脱硝也有好处。煤气中的氨成分对煤气脱硝有一定的促进效果,而且随着反应温度的降低和再燃比例的增加,促进效果增强。含烃煤气与非烃煤气的再燃特性有很显著的差异,进行低NOx燃烧方式设计的时候应特别注意。     

煤种对超细煤粉再燃还原NO效率的影响

以三种煤质差异较大的超细煤粉作为再燃燃料,用N2、O2、CO2、NO配制模拟烟气,在立式管式携带炉中,研究了煤种对再燃降低NO效率的影响.结果表明,在相同的条件下,挥发分越大的煤种再燃还原NO效率越高;对于煤质差异较大,尤其是挥发分含量差别较大的超细煤粉,其含N量对再燃还原NO效率的影响将被挥发分的影响所掩蔽.     

稻壳空气／水蒸气气化再燃特性实验研究

为解决生物质燃料热化学转化过程中,生物质灰易结渣和气化气含量焦油高的2个难题,提出生物质低温气化后再燃的实验方案,并在自行设计的生物质气化再燃实验台上,通过改变稻壳气化介质的过量空气系数（αag）和雾化水与气化空气质量比S／A,利用高温热电偶测量了距震动炉排500mm处气化室的温度,以及炉膛内火焰锋面温度;并利用SP．3420A气相色谱仪离线分析了不同工况下,震动炉排上方1000mm处气化室的气体的体积百分含量。实验结果表明：随着αag的增大和S／A的降低,气化炉内的温度升高;而粗合成气燃烧形成的火焰锋面温度随αag和S／A的增大而降低;在αag=0．35,S／A=0．10时,气化炉内H2的体积百分含量最大CO的体积百分含量随着αag的增大而增大,但增大的趋势逐渐减小;CH4的体积百分含量随着αag的增大而增小,随S／A的增大有缓慢增大趋势。该文试验和分析结果为生物质气化再燃锅炉的设计和运行提供了依据。     

600 MW机组燃煤锅炉耦合生物质气再燃污染物排放研究

为了研究生物质气种类及再燃区过量空气系数对燃煤耦合生物质气再燃过程的影响,基于Fluent软件搭建燃煤锅炉耦合生物质气化炉再燃燃烧模型,对某电厂600 MW机组四角切圆燃煤锅炉耦合2台20 t/h生物质气化炉再燃过程进行数值模拟,研究了秸秆气、食物垃圾气及沼气分别在再燃区过量空气系数为0.7、0.8、0.9工况下对炉内...