再燃过程影响因素及燃尽特性研究

以包含两种低挥发分贫煤在内的5种煤作为主燃料,在一台36 kw-维炉上对气体燃料再燃过程及其燃料燃尽特性进行了详细实验研究.实验表明,相同条件下,挥发分含量越高的煤作为主燃料时气体燃料再燃过程的脱硝效率能够达到越大,当低挥发分煤种作为主燃料时,必须采用更大气体再燃燃料比例和更长再燃区停留时间才能获得高挥发分煤种作为主燃料时相同的再燃脱硝效率.实验结果表明,即使采用低挥发分煤作为主燃料,当气体再燃燃料比例达到10%～15%,再燃区停留时间达到0.7～0.9 s.再燃区过量空气系数在0.8～0.9时,气体燃料再燃过程就能在保证煤粉颗粒燃尽率不显著降低,同时气体再燃燃料充分燃尽的前提下,获得50%以上的再燃脱硝效率.     

煤粉再燃过程对煤焦异相还原NO的影响

利用高温携带流反应装置,研究了煤种(包括褐煤、烟煤和贫煤)、再燃区内反应温度、煤粉粒径、一次燃烧区空气过量系数SR1和再燃区空气过量系数SR2对煤焦异相还原NO作用的影响,探讨了煤焦异相还原NO的机理.结果表明:随着SR2和煤粉粒径的减小以及再燃区反应温度的提高,煤粉NO还原效率增加;在相同的SR2下,随着煤中挥发分含量的提高,煤粉粒径的增加和再燃区反应温度的降低,煤焦异相还原NO贡献上升;对于相同再燃燃料份额:SR1=1.0和SR1=1.2时煤焦异相还原NO的贡献均大于SR1=1.1时的异相还原NO的贡献.     

煤种对超细煤粉再燃脱硝效率影响的数值研究

应用CFD计算软件FLUENT6.1,对全尺寸四角切圆锅炉超细煤粉再燃烧过程进行了三维数值模拟。以5种煤质差异较大的超细煤粉作为再燃燃料,研究其NOx排放随再燃区长度、再燃燃料投射位置、再燃区过量空气系数及再燃量的变化规律。结果表明,对于不同煤种的再燃燃料,再燃燃料投射位置存在同一最佳值;煤种挥发分越大,再燃效果越显著;NOx的脱除率随着再燃区长度的增加而增大,随着再燃量的提高亦增大。再燃区过量空气系数对NOx脱除率有重要影响,通过分析计算结果,得到了描述再燃煤粉干燥基挥发分含量Vd和再燃区过量空气系数最佳值αop关系的经验公式,为燃烧参数的优化提供了便利的途径。     

煤粉再燃过程中NO均相与异相还原反应相对贡献的研究

利用固定床反应器分析各种因素对煤粉再燃NO还原过程均相与异相反应相对贡献的影响.在1 000℃和1 100℃下,利用模拟烟气对不同煤种的挥发分、煤焦、煤粉的再燃反应进行分析.结果表明:长广煤均相还原反应的贡献大于异相反应,但对于兖州煤和合山煤,异相还原反应的贡献大于均相反应,神木煤两者贡献相当.分析认为:除煤粉挥发分含量、焦的比表面积之外,煤灰中金属氧化物的含量,尤其是CaO的含量,是决定NO异相还原反应贡献大小的主要因素;而反应温度的升高,使NO均相和异相还原效率均提高,但并未改变异相和均相反应贡献的大小.     

再燃烧条件下煤焦结构其对NO还原的影响

在携带流反应装置中测量了再燃条件下煤粉在高温烟气环境中迅速热解时的质量损失,通过扫描电镜观察和分析了煤焦的显微结构;分析了煤种、热解温度、热解气氛和煤粉粒径等因素对煤粉热解特性的影响;探讨了煤焦形成条件对NO还原的影响.结果表明,随着煤的挥发分含量增加,煤的质量损失份额和煤焦还原NO的能力增加;热解温度升高,将导致煤焦还原NO能力下降;在一次燃烧区空气过量系数SR1＝1.0～1.2范围内,煤粉质量损失变化不大.     

温度对超细煤粉再燃降低NO排放的影响

超细煤粉再燃技术是控制燃煤电站NOx排放的有效方法之一。以3种煤的超细煤粉作为再燃燃料,用N2、O2、CO2、NO配制模拟烟气,在立式管携带炉中,研究了温度对再燃降低NO排放的影响。结果表明,在实验温度范围内,随着再燃区温度的增加,再燃还原NO的效果增大;对于挥发份含量较高的超细煤粉,再燃还原NO的效果受温度的影响更大;对于同一煤种,再燃还原NO的效果受温度的影响随再燃料比增加而增大。采用化学动力学理论对这种影响机制进行了分析。图2表1参6     

再燃燃料超细煤粉燃尽特性的实验研究

超细煤粉作为燃料分级燃烧技术中的再燃燃料具有可行性,可有效降低NOx的排放,由于再燃区和燃尽区的反应比较复杂,存在再燃燃料燃尽效果不稳定的现象.从煤种、粒度、过量空气系数、氧浓度、炉膛温度等几个因素分析,认为针对不同的煤种,合适的空气流量和燃尽区炉膛温度是提高再燃燃料燃尽的必要条件.     

生物质再燃脱硝特性研究

利用多功能脱硝实验台,在再燃脱硝的典型影响因素条件下研究了杨木屑、花生壳、稻壳和玉米秸秆的再燃脱硝特性.实验表明:700～900℃时,提高再燃温度,生物质挥发分析出速度快速增加,脱硝率亦随之迅速提高,900℃之后挥发分析出达到饱和状态,较高的炉温易使生物质受热结焦并增大了炉膛正压,使得脱硝率略有下降.过量空气系数(sR)对实验物料再燃脱硝的影响规律比较相近,4种生物质均在SR=0.8时取得最高脱硝效率.相同条件下生物质粒径越小、初始N0浓度越大,再燃脱硝效果越好,较大的再燃比(RFR)可在一定程度上补偿再燃物料粒径及初始N0浓度带来的脱硝率差异.延长再燃区停留时间t有利于提高脱硝率,但t0.81 s后,对脱硝率的影响不再显著.     

煤粉再燃过程中最佳停留时间的实验研究

采用实验研究了煤粉再燃过程中停留时间与氧浓度影响脱硝效率的依赖关系,发现最佳停留时间与煤粉着火状态有直接关联。在再燃温度及氧浓度较低时,煤粉尚未着火,同相脱硝作用在整个脱硝反应中占优,最佳停留时间与烟气中碳氢化合物的消耗速率有关。随着再燃区氧浓度进一步上升,挥发分着火,大量挥发分被燃烧反应消耗掉,最佳停留时间与挥发分着火时间基本吻合,过多延长停留时间对脱硝没有实际意义。氧浓度更高时煤焦被挥发分的燃烧热引燃,颗粒大幅升温,煤焦的异相脱硝作用在总体脱硝作用中开始占优,并随停留时间延长持续上升,此时最佳停留时间的确定应与煤粉燃尽一起来考虑。     

超细煤粉在燃料分级燃烧技术中的应用

超细煤粉分级燃烧是当今较有发展前途的低NOx燃烧技术之一,通过试验研究的方法,探讨了超细煤粉分级燃烧技术中部分因素对NOx排放的影响,研究结果表明,对于不同煤种的主燃料,超细煤粉分级燃烧均能起到显著降低NOx排放的作用;高挥发分的褐煤、烟煤是较好的再燃燃料;煤粉越细,对NOx的还原性越强,同常规粒度煤粉再燃相比,以超细煤粉作为再燃燃料,NOx脱除率显著增加,可达到70％,最佳再燃燃料粒度为20μm;温度低于1200℃时,再燃区内温度越高,NOx的脱除率也越高。     

超细煤粉再燃技术的探讨

煤粉再燃是一种投资不高的脱硝技术 ,其脱硝率可达 5 0 %～ 70 %。着重阐述了采用超细煤粉作为二次燃料的再燃技术的原理 ,以及超细煤粉再燃技术的发展状况 ,并分析了在我国采用超细煤粉再燃技术的可行性和发展前景。     

温度对超细煤焦再燃还原NO效率的影响

以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,在立式管式携带炉中,研究了温度对再燃降低NO效率的影响。结果表明,在实验温度范围内,随着再燃区温度的增加,再燃还原NO效率增大,化学动力学是控制超细煤粉再燃还原NO化学反应速率的重要因素;提高再燃区温度可以适当缩短停留时间,但不能低于0.6 s,否则NO还原效率会大幅度下降,同时燃尽率也会下降;在煤粉再燃过程中,煤焦再燃还原NO占有重要地位。     

停留时间对微细化煤焦再燃还原NO效率的影响

以4种细度的混煤(烟煤与褐煤)煤焦作为再燃燃料,用N_2、O_2、CO_2和NO配制模拟烟气,在1300℃的立式管式携带炉中,对停留时间与再燃还原NO效率的关系进行了实验研究,分析了停留时间对再燃还原NO效率的影响机制。结果表明,随着再燃停留时间的延长,NO还原效率增大;煤焦再燃还原NO的适宜停留时间约为0.8～1.0s.     

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。     

大型褐煤锅炉煤粉再燃技术的数值模拟

考虑煤焦还原NO的反应动力学模型,利用Fluent软件对元宝山电厂3号锅炉超细煤粉再燃的不同配风方式进行了炉膛整体的燃烧数值模拟。模拟结果表明,再燃燃料比例、再燃风中的风煤比、再燃区的大小等因素对燃烧效率和NOx排放具有重要影响。通过优化计算得到,当主燃区空气过量系数控制在1．1时,再燃燃料占总燃料的15％,再燃风中的风煤比为2,烟气在再燃区的停留时间为0．5S左右的方案是一种较好的再燃组织方式。     

煤再燃过程中燃料特性对NO还原的影响

在小型流动反应器中研究了不同煤粉及其煤焦对富燃料再燃区NO异相还原的影响。实验中选用的再燃燃料为小龙潭褐煤、富拉尔基褐煤和大同烟煤及其煤焦,以及添加不同催化剂的大同烟煤焦。实验在初始NO浓度为1000×10     

煤粉再燃过程中NO异相还原机理的重要性

用两种褐煤的一种烟煤及其煤焦作为再燃燃料，实验研究了再燃环境下NO的还原。通过比较煤粉和煤焦对NO还原过程的不同，分析了异相机理对NO还原的重要性。结果表明，褐煤及其煤焦是有效的再燃燃料。褐煤作为再燃燃料时，煤焦的异相还原机理对NO还原起重要作用。煤中的金属氧化物对NO还原具有催化作用。     

分级燃烧降低燃煤锅炉NOx排放的机理及影响因素分析

再燃燃料在还原性气氛下对主燃区煤粉燃烧生成的氮氧化物的还原反应中 ,再燃燃料中产生的中间产物氰基、氨基和烃根等起到分解氮氧化物的作用。同一再燃燃料中烃类物质在富燃料和贫燃料气氛中所起作用截然不同。实际应用中应使再燃区内各处处于弱还原性气氛下以保证再燃降低NOx 排放的效果 ,并尽量采用气体燃料作为再燃燃料 ,同时在获取所需NOx 排放水平前提下尽量选取较高的空气过量系数(化学当量比 ) ,以同时降低飞灰中的含碳量、减轻高温腐蚀的程度。