高温煤基燃料的燃烧特性及NOx排放试验研究

为了探索控制煤粉燃烧时NOx的生成，参考高温空气燃烧的概念，提出了将煤粉预热到800 ℃的高温后再进一步燃烧的新工艺，方法是借助循环流化床在低过剩空气系数下燃烧的技术预热煤粉，由于煤粉在预热过程中发生了部分气化的反应，将生成物称为高温煤基燃料。在小型热态试验台上完成了第一阶段的概念性验证试验。热态试验台由提供高温煤基燃料的循环流化床和用于高温煤基燃料燃烧的下行燃烧室组成，下行燃烧室的直径为220 mm、高度为3000 mm。试验以大同烟煤为燃料。试验结果表明：下行燃烧室内轴向温度分布比较均匀，最大温差为176 ℃；NOx排放值为399 mg/m3 (@ 6% O2)，低于GB13223 —2003规定的450 mg/m3，高温煤基燃料中的燃料N向NOx的转化率为26.9%；燃烧效率达到99%。     

无烟煤粉经循环流化床预热后燃烧特性及NO_x排放特性实验研究

为提高无烟煤燃烧效率和降低NOx的排放,提出借助循环流化床在低空气当量比下燃烧的技术将无烟煤粉预热到800℃以上再进入到下行燃烧室中燃烧的新工艺。在小型实验台上对预热后无烟煤粉的氮氧化物排放特性进行了实验研究。热态实验以阳泉无烟煤为燃料,实验台由提供高温预热燃料的循环流化床和用于预热燃料燃烧的下行燃烧室组成。实验结果表明,预热过程中约有36.9%的煤氮被还原为N2。随着还原区空气当量比和过量空气系数的增加,NOx的排放增加;随着煤粉在还原区停留时间的增加,NOx的排放减少。煤粉预热技术和分级燃烧技术相结合能有效降低无烟煤粉燃烧中NOx的排放。实验中,预热后无烟煤粉的燃烧效率最高能达到97.5%。     

不同种类煤粉燃烧NOx排放特性试验研究

为研究煤粉燃烧过程中NOx的排放特性，在一维煤粉燃烧实验台上，对单煤及其混煤进行NOx析出特性的燃烧试验研究，具体分析煤质特性、燃烧工况对NOx排放特性的影响，在试验的基础上，对NOx的排放规律进行理论探讨。试验结果表明：煤中的挥发分含量、含氮量、煤粉细度和过量空气系数对NOx的排放浓度有较大的影响；煤中挥发分、含氮量含量高，NOx排放浓度也高；在富燃情况下，煤粉越细，NOx排放浓度就越小。对优化燃烧、控制NOx排放有一定的指导意义。     

40 t/h煤粉预热燃烧锅炉运行和低NOx试验研究

为应对日益严峻的大气污染形势,实现煤粉高效低NOx燃烧,开发了煤粉预热燃烧技术。煤粉首先进入流化床预热燃烧器,与较低当量比的空气发生部分燃烧反应产生热量将自身预热至800 ℃以上,在高温强还原性气氛下析出并脱除部分燃料氮,预热后的燃料随后进入煤粉炉炉膛,在炉内通过分级配风进一步控制NOx生成。某40 t/h煤粉预热燃烧锅炉工业试验结果表明:该锅炉可实现高效运行和低NOx排放的协同控制;锅炉NOx排放质量浓度随锅炉负荷的提升而逐渐升高,提高内二次风比例和延迟三次风配入等手段均有利于降低NOx排放质量浓度;二次风当量比在0.4左右时NOx排放质量浓度最低;锅炉热效率可达到93.08%,在50%~100%负荷范围内可实现NOx原始排放质量浓度≤119 mg/m3（φ(O2)=6%）。     

空气分级燃烧降低NOx排放试验研究

NOx是造成大气污染的主要污染物之一,分级燃烧技术可以大幅度降低NOx的排放量.该文在燃烧试验台上,针对某电站锅炉实际燃用煤种及运行参数,进行空气分级燃烧降低NOx排放试验研究,着重考察煤粉的燃尽及结渣特性.结果表明,空气分级燃烧可降低NOx排放50%以上,结渣没有显著加强,燃烧效率有所降低.该文的工作为电站锅炉低NOx燃烧改造提供了依据.     

煤粉低NO_x燃烧技术的机理研究

煤粉燃烧过程中NOx的排放主要来自于燃料氮的转化,如使燃料氮更多地向N2转化即可减少NOx的排放。因此,在燃烧初期,保证一个足够的热解阶段,在燃烧器上部保留一段还原区,挥发分和煤焦的交互作用以及深度空气分级燃烧与低NOx燃烧器的组合等,均有利于把NOx排放降低到较低水平。     

高浓度煤粉燃烧低NOx排放特性的试验研究

为了探讨高浓度煤粉燃烧对NOx排放特性影响的内在机理，在一维火焰炉试验台上，对3种典型煤在不同煤粉浓度燃烧下的NOx前驱物HCN与NH3在主燃区进行了测试，对气相催化还原剂CO及沿炉膛轴向的NOx释放特性进行了分析。试验结果表明：与常规浓度相比，高浓度煤粉燃烧条件下的NOx排放量最大可降低2.2倍。对于不同煤种，最大限度抑制NOx排放的最佳煤粉浓度控制在过量空气系数0.7左右，煤粉燃烧过程中的NOx主要在着火区距炉膛入口0.2~0.4m处产生。在高煤粉浓度下，燃料氮向HCN与NH3的转化率均远远低于常规浓度，同时燃烧过程中产生的大量CO对NOx还原分解的加速是高浓度煤粉燃烧低NOx排放的关键所在。     

贫煤空气分级燃烧NOx排放特性试验研究

采用煤粉燃烧自维持一维试验炉研究了低挥发分贫煤空气分级燃烧和NOx排放特性,重点研究了空气分级深度、分级燃尽风喷口位置对贫煤燃烧NOx排放的影响,探索能够实现低NOx排放的空气分级燃烧布置方式。结果表明:随着主燃区过量空气系数αM减小,炉膛出口NOx质量浓度逐渐降低,当αM为0.70时NOx还原效率可以达到33.1%;随着分级燃尽风位置比Ms增加,煤粉颗粒在还原区内停留时间延长,炉膛出口NOx质量浓度进一步降低,并存在一个最佳分级燃尽风位置比;当αM为0.85时,最佳分级燃尽风位置比Ms为0.47,对应的炉内NOx还原效率为37.7%。     

回转窑内生物质高温空气燃烧NOX生成模型与验证

根据生物质中燃料N的存在形式和燃烧中演变的特点，建立了其在高温空气燃烧(HTAC)条件下以燃料型NOx产生为主并考虑热力型NOx的生成模型。通过数值计算研究了回转窑内生物质燃料稻壳在HTAC下NOx的排放规律。计算结果表明： 燃烧后NOx的生成浓度随高温空气温度的增加而增大，在一定温度(1000~1050℃)以上，这一趋势更是有所加快；随着氧气体积分数的降低，NOx的生成浓度降低，当氧气体积分数低于临界值(8%)时，NOx的量显著下降；空气消耗系数的降低形成还原性气氛，使NOx的生成降低，在空气温度1 200℃时，空气消耗系数从1.8降到0.8， NOx的浓度大致从400 mL/m3降为150 mL/m3。通过实验测量的NOx值与相同工况下的数值计算值进行了比较，两者NOx排放规律的变化趋势相同，平均相对误差约为7%。验证了模型的可靠性，证实了高温空气燃烧技术与低氧燃烧结合能实现较低的NOx排放。     

不同煤种高温燃烧时NO_x排放特性的沿程分析

在一维沉降炉上进行了煤粉高温燃烧时NOx排放特性的沿程分析,系统考察了煤粉高温燃烧时NOx排放的影响因素。试验表明,NOx生成和径向分布与炉内温度、煤粉细度、给粉量、煤种、二次风温、一二次风比值及过量空气系数等有密切关系。通过NOx排放的沿程分析研究,对采取低NOx燃烧技术的电站锅炉选取合适的运行参数有一定的指导意义。     

流化床常压空气部分气化和半焦燃烧的试验研究

为进行煤的多联产方案研究,在1 MW循环流化床热电气多联产试验装置上,选取兖州煤、大同煤为试验煤种进行了部分空气气化和半焦燃烧试验。试验结果表明,空气部分气化方案得到的煤气热值较低,为3~5 MJ/m3,在气化炉中的碳转化率为40%~70%,剩余半焦被送入循环流化床反应器中燃烧,该系统的总体转化效率为90%左右。气化炉床层温度对气化炉碳转化率影响较大,随着温度升高其碳转化率明显提高,而燃烧炉燃烧效率呈下降趋势。石灰石的加入除了对焦油的裂解有一定的促进作用外,还具有脱除硫化氢作用,当[Ca]/[S]为3时,脱硫效率为90%。气化炉的给煤量、燃烧炉运行温度随气化炉鼓风温度提高而增加。     

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。     

石化污泥与煤流化床混烧NOx的排放特性

在一座热输入量为0.2MW的循环流化床试验台上进行了石化污泥与煤的混烧试验,重点考察了质量掺混比、空气过剩系数、二次风率、Ca/S摩尔比、床温等因素对NOx排放浓度的影响。试验结果表明,随着质量掺混比的增大,NOx的排放浓度呈下降趋势;随着空气过剩系数的增加,NOx的排放浓度呈上升趋势;在空气过剩系数保持不变的条件下,随着二次风率的增加,NOx的排放浓度下降;脱硫剂石灰石的添加会促进NOx的生成,且NOx的排放浓度随着Ca/S摩尔比的增大而显著上升;随着床层温度的升高,NOx的排放浓度也呈增加趋势。由于循环流化床低温和分级燃烧对NOx的抑制作用,各试验工况NOx排放浓度均较低,满足国家排放标准。     

旋流型O_2/CO_2煤粉燃烧器的流动及燃烧试验研究

O2/CO2循环燃烧技术可以提高烟气中的CO2浓度(90%以上),被认为是一种效率高、风险低的CO2捕集方式,易于在现有火力发电锅炉技术的基础上进行应用或改造。对旋流型O2/CO2煤粉燃烧器进行了冷态流场试验,并在0.3MW的热态试验台上进行了该燃烧器的空气气氛和O2/CO2气氛下的煤粉燃烧实验。研究结果表明,沿该燃烧器出口圆周上的速度分布比较均匀,在流场中心有回流区形成,回流区的相对长度L=1.38～1.70,相对宽度为B=0.39～0.53,扩张角β=36°～50°。该燃烧器形成的流场能够较好地满足煤粉在空气条件、O2/CO2气氛条件下着火燃烧的需要。煤粉在O2/CO2气氛,O2浓度为23%时,其着火性能优于常规空气,且燃烧后的烟气中CO2浓度可以达到90%以上。     

煤粉浓度对HCN与NH3析出特性的影响

为探索煤粉浓度对含氮化合物生成与转化过程的影响机理,以连续给粉的一维沉降炉试验台为依托,在不同煤种、粒径和炉温下,对不同煤粉浓度下HCN与NH3的析出浓度进行了测试,并对HCN与NH3析出量与NOx转化率及燃尽率之间的关系进行了分析。试验结果表明：挥发分越高,煤粉粒径越小,HCN、NH3析出浓度越大。细颗粒煤粉更容易在高浓度下析出NH3,在低浓度下析出HCN,而粗颗粒煤粉情况正好相反。炉温越高,HCN析出量越低,NH3析出量越高,炉温700℃是HCN与NH3析出浓度发生显著变化的转折温度。在煤粉燃烧过程中,含氮化合物主要以HCN的形式析出。NOx转化率主要取决于NH3/HCN析出浓度比,煤粉的燃尽程度主要与HCN的析出特性有关。高浓度煤粉燃烧非常有利于抑制含氮化合物向NOx的转化。     

降低循环流化床锅炉飞灰含碳量的工业实验研究

循环流化床(CFB)锅炉的飞灰含碳量是锅炉燃烧好坏的直接反映,它对锅炉热效率有很大的影响,也直接影响着粉煤灰的综合开发利用。通过对CFB锅炉的工业实验研究,得出了CFB锅炉的床温、煤质煤粒、一次风、二次风、床压和旋风分离器效率等因素对飞灰含碳量的影响,找到了指导实际生产的能降低CFB锅炉飞灰含碳量的操作方法。     

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．     

水分对垃圾焚烧影响的实验研究

以层燃-流化复合垃圾焚烧为研究背景,利用实验方法,从垃圾干燥、层燃、流化燃烧3个方面研究了水分对垃圾焚烧过程的影响。垃圾中的过多水分导致垃圾的干燥过程延长,阻碍了垃圾的起燃,吸水性强的垃圾携带较多水分比吸水性弱的垃圾更能阻碍燃烧。在低温层燃状态下,因水煤气反应等作用,CO生成量随着含水率的增加而增加,高温下由于H2O能促进CO的氧化反应,CO随着含水率的增加而降低。高挥发分PVC、PS、木屑等燃料在层燃状态下可产生较高的CO。随着H2O的增加,N向NO、H向CH4的转化率多呈增加的趋势。而在流化燃烧状态下,随着水分的增加,CO降低,NO降低,表明H2O分子在流化床内对燃烧在机理上有强化作用。