新型高效O2/CO2煤粉燃烧技术

论述了CO2分离回收技术的研究现状,在介绍O2/CO2燃烧的原理及降低NOx、SO2方面研究进展的基础上,指出O2/CO2燃烧方式不仅易于分离和收集CO2,同时可有效地控制SO2和NOx排放,是一种能够综合控制燃煤污染物排放的新型高效洁净煤燃烧技术.并从模式系统选择、电厂布局、燃料类型的选择、制氧厂规模及发电效率等方面...     

O2/CO2燃烧技术研究进展1:燃烧与传热特性

O2/CO2燃烧技术不仅能实现CO2的大规模捕集,而且能大幅度降低NOx排放,并使得SO2的处理更加容易,被认为是一种接近于零排放的洁净煤燃烧技术.介绍了O2/CO2燃烧技术的研究进展,描述了O2/CO2燃烧技术在燃烧特性和传热特性方面的研究现状及存在问题,并在此基础上总结了该技术尚待进一步解决的问题,以及今后的研究方向.     

O2/CO2气氛下燃煤NO排放特性的实验研究

在沉降炉上通过在线烟气分析仪研究了燃烧气氛、CO2浓度、温度及燃料/氧气化学当量比对O2/CO2气氛下燃煤NO排放的影响规律。结果表明,O2/CO2气氛下NO的排放浓度总小于O2/N2气氛下的情况,在无烟气再循环的情况下降幅约为20%~40%。2种气氛下NO的沿程析出均表现出类似的规律,但因煤质而有所不同。随着进气中CO2浓度的增加,NO的排放浓度呈现降低的趋势。与21%O2/ 79%Ar气氛下相比,21%O2/79%CO2气氛下NO排放浓度的降幅在30%~50%。随着温度的增加,2种气氛下NO的排放浓度均增加。随着燃料/氧气化学当量比(f)的增加,NO排放浓度呈现出先增加后降低的趋势,其最大排放浓度均出现在f=0.8左右;在f远大于1的富燃料区,2种气氛下NO的排放浓度基本可以降到一致的水平。     

O2/CO2气氛下燃煤SO2排放特性的实验研究

在沉降炉实验台上通过在线烟气分析仪考查了燃煤烟气的组成以及燃烧气氛、CO2浓度、温度和燃料/氧气化学当量比对SO2的排放规律。结果表明,相同操作条件下O2/CO2燃烧可获得高达80%左右的CO2浓度,但烟气中CO含量明显高于O2/N2气氛下燃烧时的情况。高浓度CO2的存在使得SO2的排放较常规燃烧方式下有所降低,并且随着气氛中CO2浓度的增加呈递减趋势,但随着燃烧温度的升高,煤粉燃尽程度的增加以及其余含硫物相向SO2的转化使得其排放浓度逐步增加。在2种气氛下,SO2的释放浓度在贫燃料区随燃料/氧气化学当量比f的增加而增加,而在f大于1.2的富燃料区随燃料/氧气化学当量比的增加而降低。     

O2/CO2气氛煤粉燃烧特性试验研究

O2/CO2燃烧技术是一种可分离回收CO2的新型燃烧技术，其燃烧机理与常规空气气氛燃烧存在着较大的差异。为此，该文在热重分析仪上进行了模拟空气气氛及不同O2浓度(j(O2)=21%、30%、40%、80%)的O2/CO2气氛下3种不同品质煤粉(龙岩无烟煤、贵州烟煤、元宝山褐煤)的燃烧特性试验，确定了3种煤粉的燃烧特征参数及综合燃烧性能指数。试验结果表明，O2/CO2气氛下煤粉的燃烧分布曲线与O2/N2气氛下有明显不同，相同O2浓度的条件下，O2/CO2气氛下煤粉燃烧速率低，燃尽时间长。在O2/CO2气氛下随着O2浓度的增加，燃烧DTG曲线向低温区偏移，着火温度及燃尽温度降低，燃尽时间缩短，煤粉综合燃烧特性指数增大，表明提高O2浓度可改善O2/CO2气氛下煤粉的燃烧特性。     

O2/CO2燃烧方式的锅炉热力计算方法研究与分析

对常规热力计算方法进行改变,使其适用于O2/CO2燃烧技术。将该方法应用于煤粉在不同比例O2/CO2气氛下燃烧中,计算结果与实验结论相吻合,由于各参数改变有严格理论指导,可用于O2/CO2燃烧方式热力计算;并将结果与煤粉在常规空气中燃烧所得结果进行了对照分析,表明在O2/CO2=30/70时所得参数与空气中燃烧相似。     

O2/CO2燃烧对电除尘器运行的影响

通过分析空气分离/烟气再循环燃烧特性,建立了O2/CO2条件下烟气中CO2,SO2,H2O,N2,O2成分的数学模型。通过与空气条件下的燃烧对比得出:采用空气分离/烟气再循环燃烧,烟气中水蒸气、二氧化硫和二氧化碳的含量增大较多,起晕电压略有增加,火花电压提高较多,这些变化有利于电除尘器的运行。     

O2/CO2和O2/N2气氛下不同煤种的热解与燃烧试验研究

采用热重-质谱联用仪分别研究了3种煤在O2/N2和O2/CO2气氛下的热解和燃烧特性.结果表明,与N2气氛相比,CO2气氛下煤粉的热解过程可分为水分的蒸发、挥发分的释放以及较高温度下煤焦与CO2的气化反应;随燃烧气氛中氧浓度的增加,煤粉的TG-DTG曲线移向低温区,着火温度和燃尽温度降低,煤粉综合燃烧特性指数增大;在相同的燃烧气氛及氧浓度下,PRB次烟煤的着火温度和燃尽温度明显低于Illinois烟煤和Utah烟煤.     

O2/CO2气氛下生物质与煤混燃的NO排放特性研究

在水平管式试验炉上研究生物质与煤配比、燃烧气氛、O2浓度、温度对NO排放特性的影响规律.结果表明,在O2/CO2气氛下,随着生物质比例的增大,生物质混煤NO释放提前,NO排放完毕时间减少,NO的排放量降低;在试验所选取的O2浓度范围内,相同氧浓度时,O2/CO2气氛下生物质混煤NO的排放量小于O2/N2气氛下的排放量,其降低幅度约为10％～20％;随着O2浓度的增加,2种气氛下生物质混煤NO的排放量均升高;在试验所选取的温度范围内,随着温度的升高,生物质混煤NO的排放量增加.     

O2/CO2气氛下石油焦富氧燃烧特性研究

研究了一种石油焦在氧气浓度为21％～100％的O2/CO2气氛下于水平定炭炉中的燃烧曲线特性,并对其着火时间及其拟合曲线、燃尽时间、最高燃烧温度、燃烧速率曲线进行了分析.结果表明:随着氧气浓度的增加,石油焦燃烧特性曲线呈现规律性变化;石油焦着火时间随氧气浓度增加而逐渐变短,氧气浓度超过60％时,石油焦着火时间缩短的趋势才开始变缓;燃尽时间与着火时间的变化一致,而最高燃烧温度则随着氧气浓度的增加而逐渐增加;氧气浓度100％时的燃烧速率峰值是氧气浓度21％时燃烧速率峰值的3倍.     

华能北京热电厂830 t/h液态排渣燃煤锅炉污染物排放控制

华能北京热电厂4台830t／h液态排渣燃煤炉采取燃用低硫高发热量神华煤、低NOx燃烧器、空气分级燃烧、飞灰复燃装置等措施控制NOx、SOx及灰渣排放，效果显著。目前烟尘、NOx和SOx的排放浓度分别为18．51mg／m^3、394mg／m^3和430mg／m^3，均远低于国家标准和北京市标准。     

O2/CO2气氛下煤燃烧特性试验研究与分析

富氧燃烧技术不仅能使分离收集CO2和处理SO2容易进行，还能减少NOx排放，是一种能够综合控制燃煤污染物排放的新型洁净燃烧技术。简要介绍了O2／CO2气氛下煤燃烧特性的国内外研究现状，进行了不同氧含量的O2／CO2气氛和O2／N2气氛下的热重与循环流化床(CFB)燃烧试验研究，为CFB富氧燃烧技术的工业化应用进行了基础准备。     

空气燃烧与O2/CO2燃烧气氛下水蒸气对石灰石煅烧/硫化特性的影响

在管式炉上进行了空气燃烧及O2/CO2燃烧下美国石灰石与宜兴石灰石的煅烧后硫化实验。分析水蒸气浓度对2种燃烧方式下石灰石钙转化率的影响,并分析硫化产物的孔结构特征、表观形貌及成分。结果表明,水蒸气在石灰石硫化反应初期对钙转化率几乎无影响,在反应后期对硫化反应有显著的促进作用。水蒸气的存在促进了产物层内固态离子扩散,且使得硫化产物粒径更大。较大粒径的晶粒降低了气固扩散阻力,在反应未充分时为硫化反应提供充足的缝隙。水蒸气的存在促进了产物层的结焦现象,空位缺陷沿着晶粒边缘发生迁移,造成反应气体逆向流动,促进了硫化反应。     

O2/CO2气氛下烟煤燃烧过程中S的析出特性

通过X射线光电子能谱仪对徐州烟煤中S的存在形态进行分析,在常压热重分析仪上进行了烟煤在模拟空气和不同O2/CO2浓度下的燃烧试验,并通过傅里叶变换红外光谱仪对其中S的释放进行测量。结果发现,在模拟空气气氛和30%O2/70%CO2气氛下,煤燃烧过程中SO2的排放浓度随时间呈双峰析出;在21%O2/79%CO2气氛下,SO2浓度随时间变化出现3个峰值;在高O2浓度下(不小于40%)时,SO2随时间呈单峰析出。在空气气氛下,烟煤燃烧的SO2总生成量比在同等O2浓度的O2/CO2气氛下小;随着O2浓度的提高,O2/CO2气氛下烟煤燃烧的SO2总生成量先升高后减小。     

基于非线性扩散模型的煤焦O2/CO2高温燃烧特征分析

偏微分质量守恒方程能够简化为一组线性方程组并用以描述煤焦的反应性,但其计算量偏大,且计算结果也不一定收敛.文中根据反应过程中煤焦孔隙率和表面积之间的非线性变化特征,利用一种逼近的方法简化和求解偏微分质量守恒方程,并最终建立在扩散控制条件下预测煤焦反应性的逼近模型.通过与Rafsanjani模型比较发现,该模型计算得到的数值比Rafsanjani模型计算得到的数值更接近实际情况.基于该模型,分析了焦作无烟煤、云浮烟煤和西阳村贫煤在不同温度下O2/CO2燃烧的特性.     

O2/CO2与空气对燃煤汞形态分布的影响

为研究O2/CO2和空气燃烧方式对汞形态分布影响的差异,借助管式试验炉,对空气和O2/CO2 2种气氛下对4个煤种分别在600、800、1 000 ℃下进行了堆燃。燃烧过程中烟气的汞排放,采用Ontario Hydro方法进行吸收测试,比较了O2/CO2和空气气氛下的汞形态分布特点。试验结果表明,在相同温度下,与空气燃煤相比,煤粉在O2/CO2气氛下燃烧单质汞含量升高,二价汞含量降低。随着反应温度的升高,这两种气氛下单质汞的含量均逐渐降低,而二价汞的含量逐渐升高。同时在相同温度和反应气氛下,不同煤种汞形态分布不同,含硫量高的煤燃烧烟气中二价汞的含量比低硫量的煤高,而单质汞的含量比含硫量低的煤要低。而煤粉充分燃烧时,温度和煤种对于4种燃烧气氛下灰分中残留汞元素含量产生较小影响。     

燃煤O2/CO2循环燃烧过程中SO2与NOx协同脱除的中试研究

由于温室气体影响导致的全球变暖和气候变化日趋严重,温室气体CO2的捕集和封存作为一个缓解气候变化潜在的技术越来越引起全世界的关注。O2/CO2循环燃烧被认为是一种效率高、风险小的CO2捕集方式。该文采用高硫(2.235%)的贫煤,在0.3 MW中试台架上,对O2/CO2、O2/CO2喷钙和O2/CO2循环燃烧喷钙等3种工况进行了SO2和NOx协同脱除的研究。以空气气氛下的燃烧排放作为基准。研究表明：在高CO2气氛下,喷钙脱硫的效率得以显著提高,同时NOx的脱除效率也有明显提高;在O2/CO2 循环燃烧喷钙的工况下,脱硫效率达96%,脱硝效率达89%,尾部烟气中SO2、NOx排放满足国家火电厂大气污染物排放标准的要求。     

O2／CO2燃烧产物辐射换热系数计算方法及影响因素分析

O2／CO2燃烧技术与常规空气燃烧技术相比,其燃烧产物的成分和辐射传热特性存在较大差异,其辐射传热特性也发生很大变化,常规辐射换热系数计算不再适用于O2／CO2燃烧计算。为此,综合纯试验法和光谱法建立了更适合O2／CO2燃烧时的辐射计算模型,以满足O2／CO2燃烧锅炉设计的需要,并将该模型应用于实践,分析辐射换热系数影响因素及其影响大小。结果表明：对辐射换热系数影响最大的是烟气中水蒸气含量的变化,CO2含量、压力和辐射层厚度的变化对其影响不大。     

O2/CO2气氛下痕量元素的赋存和迁移特性

在管式炉中进行徐州烟煤的燃烧实验。通过改变燃烧气氛,用电感耦合质谱分析仪(inductively coupled plasma- mass spectrometry,ICP-MS)研究O2/CO2燃烧方式下O2含量及温度对煤中As、Cr、Pb等痕量元素赋存、迁移特性的影响,并在相同的氧浓度下研究CO2浓度对痕量元素排放的影响。结果表明：痕量元素及其化合物的熔点、沸点等物理性质对元素挥发影响很大;较之常规燃烧方式,O2含量的变化并没有改变As、Cr、Pb、Ni等痕量元素在底灰中的含量随温度升高而降低的总体规律;随着燃烧气氛中O2含量的升高,Cr、Ni在底灰中的含量有所降低,而As、Pb在底灰中明显富集;随着温度升高,燃烧气氛对As在底灰中富集的影响逐渐减弱;此外,在相同的O2含量下,CO2含量越高,As在底灰中的含量越低,因为高浓度的CO2在一定程度上抑制了更易挥发的次氧化物或单质的生成。     

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.