高级再燃气体脱硝特性的研究

煤燃烧排放出大量有毒气体,2000年燃煤发电厂NOx排放为2.9×107 t ,预计2010年加上燃油产生的NOx,中国的NOx总排放量可能超过1×108 t[1].中国酸雨污染也正在由过去的硫酸型向硫硝酸混合型转变[2],这引起了政府部门的高度关注.目前,已经采取了诸如低NOx燃烧器、分级配风、火上风 (Over Fire Air) 、再燃等技术措施降低NOx排放,取得了一定的效果.其中,再燃技术是降低NOx排放最有效的措施之一.它将炉膛分为主燃区、再燃区和燃尽区.燃料分级送入炉膛,在主燃区火焰上方喷入碳氢燃料,以建立贫氧富燃料区促使主燃区生成的NOx还原为无害的N2 [3,4],最后送入燃尽风以进一步燃尽燃料.国内外研究者围绕再燃脱硝运行参数、同相和异相还原机理做了大量研究[4～8],而国外90年代中后期兴起的高级再燃技术,是再燃技术与氮催化射入技术的结合,是一种更有效的NOx控制技术[7,9],脱硝率可达85%以上,受到了世界各国的普遍关注[10～13],目前,中国对高级再燃技术的研究刚刚起步.     

浓度分布对煤粉燃烧的影响

通过PDA冷态试验 ,研究了两种浓度分布下燃烧器出口气固两相的特性 ,并结合一台 670t h锅炉的热态试验结果 ,说明了径向浓淡旋流煤粉燃烧器的气固两相特性有利于煤粉稳燃、燃尽及降低NOx 的排放。     

煤粉锅炉NOX排放特性及控制的研究

对电站煤粉锅炉NOx生成特性进行了详细的研究，获得锅炉负荷、过量空气系数、热风温度、制粉系统运行方式、燃烧器配风形式、煤种等与NOx生成的关系，并就降低NOx的措施与锅炉效率的关系进行了分析，在此基础上提出电站煤粉锅炉在不影响锅炉燃烧效率的前提下，进行低NOx优化运行的方法，通过燃烧调整来达到控制NOx排放的目的。     

不同煤燃烧方式降低NOx排放比较及解耦燃烧应用

采用两段反应器研究了三种煤在不同燃烧方式下抑制NO_x生成的效果。结果表明,煤的热解气和部分气化生成气再燃均能较好的抑制NO_x生成,抑制效果优于空气分级燃烧,解耦燃烧方式抑制NO_x生成的效果最显著,相对于传统燃烧其NO_x排放降低了32%以上。煤种对各种燃烧方式降低NO_x的程度有明显影响,煤中单位氮含量的燃料比(固定碳/挥发分)越小,煤的热解气和部分气化生成气再燃以及解耦燃烧方式下NO_x的排放量越低。在煤部分气化生成气再燃烧方式中,部分氧化气化段通氧量不同,降低NO_x排放的效果也不同,在氧气体积分数为8%~10%时的NO_x生成量最低。基于解耦燃烧技术原理,研制了1.4 MW解耦燃烧工业锅炉,在燃烧同一煤种时,解耦燃烧锅炉和传统立式锅炉相比,烟气中NO_x排放量降低了32.9%。     

煤粉着火模式对再燃脱硝效率影响的实验研究

在一维携带流实验台上研究了烟煤煤粉着火模式,包括均相着火和非均相着火,对煤粉再燃还原NO的影响。实验结果表明,温度一定时,随着再燃区氧体积分数的增加,煤粉挥发分首先着火,脱硝效率明显下降;而非均相着火初期造成的颗粒高温有利于异相还原NO,脱硝效率得以回升;氧体积分数进一步提升,再燃区呈现富氧状态,脱硝效率再次下降。提高再燃区温度促进煤粉还原NO,脱硝效率更高,但是也促使挥发分在更低的氧体积分数下着火,着火后脱硝效率下降更多;粒径对煤粉着火以及还原NO的影响较为复杂,粒径在40μm以上,不同氧体积分数下脱硝效率基本上随粒径增大而下降。     

生物质再燃降低NOx排放的实验研究

在多功能燃烧脱硝实验装置上,对不同种类生物质再燃脱硝进行了实验研究,考察了生物质特性及实验工况对脱硝效果的影响。结果表明,生物质再燃能够取得55%～70%的脱硝效率,当实验参数选取在一定范围内时,随着再燃区温度的提高、过量空气系数的减少、再燃比的增加、NO初始浓度的提高以及燃料粒径的减小,NOx还原率逐渐提高。相同的实验工况下,玉米秸再燃取得的脱硝效果最好,麦秸、花生壳次之,杨木屑较差。     

粉煤灰在环境材料中利用的研究进展

能源转化的燃煤过程产生大量粉煤灰,其资源化利用不但减少环境污染而且提高经济效益,已成为人们研究的热点。本文综述了粉煤灰作为吸附剂在去除烟气NOx、SOx、汞、有机芳烃和污水中重金属离子、磷和氟离子以及有机化合物中的应用。粉煤灰中未燃尽的炭在吸附过程中起重要作用。粉煤灰合成沸石控制污染物是粉煤灰在环境材料方面利用的发展方向。基于"以废治污"科学理念,提出了利用粉煤灰制备DeNOx添加剂降低流化催化裂化(FCC)再生过程NOx排放新工艺,开辟粉煤灰资源化利用新途径,同时为FCC再生过程NOx污染物控制技术提供理论支持。     

燃煤锅炉空气分级燃烧降低NOx排放的数值模拟

为了降低燃煤电站锅炉的NOx排放量，在阐述空气分级配风方法降低NOx生成机理的基础上，应用CFD计算软件FLUENT 6.0，对一台330?MW电站锅炉采用空气分级配风方式，对其炉内燃烧过程进行了冷态、热态的数值模拟。分析比较了NOx排放的测试数据与模拟数据。结果表明，旋流燃烧器对冲布置的锅炉炉内空气呈对称分布，炉内温度沿炉膛高度先升高，然后又略有降低。炉内燃烧区温度最高，O.2体积分数最低，NOx密度最高，随着炉膛高度的增加，温度和NOx密度逐渐降低。对现有锅炉在不进行结构改造和不增加设备投资情况下，通过对某些燃烧器功能的适当调整，运用空气分级技术达到了降低NOx的目的。     

用真比重分离法研究一种习灰残炭的生成途径和再燃特性

根据煤在足够高温度下，停留时间越长，分子结构的晶格化程度越高，因而反应活性越低，同时真比重也越大的原理，采用重液将一种链条锅炉飞灰中的残炭颗粒富集并按不同真比重分开。各比重组颗粒表面积测定结果符合不同燃尽度灰比表面积变化规律；小流化床燃烧实验证明随真比重增大，残炭颗粒本征反应活性降低。说明真比重分离法对于判断飞灰残炭颗料的形成和再燃特性很有效。     

用示差热天平测定油煤混合物的燃烧特性

为节约燃料油,在部分燃油设备中改用油煤混合物(COM)是目前可能采取的一种有效措施。因煤与油的燃烧特性不同,而油煤混合物并非简单的机械混合。因而,进行一些测定与分析,可为改造设备及以后操作提供部分依据。本文简要介绍了煤粉及油雾燃烧的一般机理,并分析影响其起燃及燃尽因素。通过示差热天平对烟煤煤粉、渣油及不同比例的COM在一定加热条件下失重与差热试验,认为COM的燃烧情况与煤粉不尽相同。在同样加热条件下,掺入煤粉越多,所需燃尽时间越长,但并非正比关系。在COM的热整曲线上,在450°—500℃间出现激烈的热量波动,文中对此进行了讨论。在采用COM代替燃油时,可根据原燃烧空间情况及燃料油、煤与COM的差热失重曲线的数据,来分析燃烧中的问题。     

O2/CO2气氛下木醋调质石灰石再燃/先进再燃脱硝性能研究

在O₂/CO₂气氛下利用沉降炉脱硝实验台,对木醋调质石灰石和醋酸钙的再燃/先进再燃脱硝特性以及氨气的选择性非催化还原脱硝特性进行了研究。结果表明,木醋调质石灰石和醋酸钙的再燃脱硝效率随温度的升高先提高后降低,1 323 K时获得最高脱硝效率分别为82.70%和78.52%;再燃脱硝氧浓度不宜过高,合适的再燃比为14%~17%,停留时间为0.8 s。氨气选择性非催化还原脱硝在1 173 K时获得最高脱硝效率为95.41%,温度窗口为1 142~1 335 K;随着氧浓度的增大,脱硝效率不断降低,反应适宜的氨氮比为1.5,停留时间为1.2 s。按氨氮比0.75向再燃区喷入氨气可显著提高木醋调质石灰石和醋酸钙的再燃脱硝效率,同时脱硝反应适宜的温度区间也得到显著拓宽,1 323 K时两者获得的先进再燃脱硝效率分别为93.49%和92.79%。     

F-T柴油在直喷式柴油机中燃烧与排放特性的研究

煤通过Fischer-Tropsch (F-T)合成可得到十六烷值高、硫和芳香烃质量分数极低的F-T柴油。研究分析了未作改动的单缸直喷式柴油机燃用F-T柴油时的燃烧和排放特性。结果表明,与燃用0号柴油相比,燃用F-T柴油时的滞燃期平均缩短18.7%,预混燃烧放热峰值降低26.8%,扩散燃烧放热峰值较高,燃烧持续期相当。燃用F-T柴油时的最高燃烧压力略低,最大压力升高率显著下降,机械损失和燃烧噪音较小,燃油消耗率和热效率都得到显著改善。燃用F-T柴油可同时降低CO、HC、NOx和炭烟排放,其中NOx和炭烟分别平均降低16.7%和40.3%。研究表明,F-T柴油是柴油机良好的清洁代用燃料。     

杨村烟煤快速液化反应性的研究

用共振搅拌反应器研究了杨村烟煤的高温快速液化。研究发现，在体系保持较高活性氢浓度时，适当提高反应温度，缩短反应时间——在短时间内达到较高的煤转化率,即高温快速液化是可行的。高温快速液化的最佳反应温度正是热重曲线反映的煤活泼热解温度范围的上限。从液化产物看，高温快速液化反应产物中苯可溶物占绝大多数，这对于煤液化产物的进一步利用非常有利。     

生物质高级再燃脱硝的影响因素与元素释放特性

以稻壳(RH)、梧桐叶(PTL)和木屑(SD)为对象,利用携带流脱硝实验装置,研究了生物质种类、再燃反应温度(t2)、再燃区化学计量比(SR2)、喷氨位置、水蒸气以及添加剂等对生物质高级再燃(AR)脱硝效率的影响,分析了高级再燃过程中钾和氯等元素的释放特性。结果表明,在t2为850~1 150℃,随着t2升高,生物质高级再燃脱硝效率呈现先上升后下降的趋势。在SR2为0.5~1.0,随着SR2增加,稻壳高级再燃脱硝效率呈现先增加后降低的趋势。停留时间为0.4~1.0 s,氨气添加位置对稻壳高级再燃脱硝效率有一定的影响,但其效果并不明显。烟气中水蒸气含量(0~15%)可提高稻壳高级再燃的脱硝效率,而且可拓宽脱硝温度窗口。不同再燃温度下,4%水蒸气含量模拟烟气的脱硝效率最大。添加剂(Fe2O3、KCl、NaCl和CaO)对稻壳高级再燃脱硝均有促进作用,其中,Fe2O3促进作用最为显著。在稻壳高级再燃过程中,氯和钾元素释放率分别达到95.0%和59.8%以上。     

急倾斜煤层地下气化数学模型的研究

煤炭地下气化产气过程与气化炉体的温度分布和渗流条件密切相关。根据急倾斜煤层赋存条件和气化过程的特点，建立了急倾斜煤层地下气化数学模型。介绍了模型参数的确定方法，采用控制容积方法对模型进行了求解，并在模型实验的基础上，对计算结果进行了分析。从温度场分布来看，计算值略高于实测值，各测点相对误差基本均在10%以内。根据模拟计算结果，随着气化通道长度增加，煤气热值提高，但在还原区以后，提高的幅度减小，温度场对煤气热值产生显著影响。由于受温度的影响，在高温区，煤气组分浓度场实测值的变化梯度大于计算值。结果表明，模拟值与实验值能够较好地相吻合，说明对急倾斜煤层地下气化温度场和浓度场的数值模拟是合理的。     

微波作用下的细粉煤脱水研究

在煤炭开采和加工工业中 ,泥煤的脱水问题变得越来越重要。改进细粉煤脱水效果的方法主要有物理方法和化学方法两类。现有的物理方法主要是提高过滤压力 ,使滤饼的结构变得致密 ,从而挤出其中的水分 ;微波加热脱水是指煤饼中的极性分子水在微波场的作用下快速摆动 ,产生类似于摩擦的作用 ,而以热的形式表现出来 ,使水分蒸发[1] 。本文是在微波加热条件下 ,探讨了微波对脱水效果的影响以及微波脱水的最佳工艺条件。1　实验部分1 1　原料　实验样品为朱仙庄气煤、山家林肥煤、西曲焦煤、青龙山瘦煤。其工业分析见表 1,其中空气干燥基水分为块…     

煤焦油在超临界水中的改质研究

在自制的间歇式高压反应釜中，对煤焦油在超临界水中的改质反应进行了研究。考察了温度、反应停留时间、水密度等对产物分布及组成的影响。通过与N2气氛下的焦油常压热解、高压热解过程所得结果进行对比，表明煤焦油在超临界水中发生了轻质化反应，获得一定量的轻质化油品；超临界水介质的存在还对产气量和过程结焦产生一定的抑制作用。为获得较高的轻组分收率，最佳的反应条件为：450℃左右，反应停留时间约为20 min，水密度约为0.40 g/cm3在此反应条件下的轻质油收率为51.55 w%，比原料中的增加了约30％。