煤种及煤粉细度对炉内再燃过程脱硝和燃尽特性的影响

煤粉再燃技术是目前电站锅炉降低Nx排放的一种有效技术。本文在一维沉降炉上进行了不同煤种、不同煤粉细度的煤粉再燃脱硝降低NOx排放的试验研究。试验结果表明:高挥发分的煤种在再燃降低NOx时的效果更显著。对于同一煤种,采用细度更细的煤,合适的再燃区停留时间,可以获得高的降低NOx排放效果,并可使煤粉的燃尽率达到90%左右。本文还采用最小燃尽高度的方法探讨了再燃过程中煤粉细度的选择方法,分析得出,为使再燃区的煤粉能完全燃烧,充分发挥还原NOx的效果,必须采用细粉或者超细粉。     

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。     

V2O5／TiO2选择性催化还原脱除烟气中的NOx

氮氧化物（NOx)主要是煤等石化燃料燃烧时生成的,其主要成分一般为NO＞90％,NO2＜10％。NOx不仅是酸雨形成的主要原因,而且可与碳氢化物等反应形成光化学烟雾,因此,世界各国对燃煤电厂烟气,汽车尾气中的NOx含量制定了严格的排放标准,NOx的治理目前主要采用燃烧后烟气脱硝（Flue Gas Denitrification,缩写FGD）技术,其中选择性催化还原（Selective Catalytic Reduction,综写SCR）技术应用最广,已在欧、美、日等发达国家燃煤电厂中商业应用^[1]。国际上对SCR脱硝的催化反应机理,反应动力学,催化剂性能改进等进行了大量的研究,目前的研究仍很活跃^[2-8],而国内在这方面的研究仍处于起步阶段。本文旨在研究V2O5／TiO2选择性催化还原脱除烟气中的NOx,为该技术的工业应用提供实验依据。     

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。     

甲烷在金属铁及氧化铁表面还原NO的研究

在程序控温电加热水平陶瓷管反应器、N₂气氛和模拟烟气气氛及300~1 100℃时,对甲烷在金属铁及其氧化铁表面还原NO的特性进行了实验研究。为使甲烷在脱硝反应后完全燃尽以及脱硝反应过程生成的CO等中间产物完全燃尽,在第一段加热炉后串联了第二段加热炉,补充氧气,实现燃尽。结果表明,甲烷在金属铁及氧化铁表面能够高效地还原NO。在N₂气氛中,在900℃以上温度范围内甲烷在金属铁表面的脱硝效率超过95%,与甲烷在氧化铁表面的脱硝效率差别很小。在模拟烟气条件下,当过量空气系数小于1.0时,在900℃以上时,甲烷在金属铁和氧化铁表面的脱硝效率都能超过90%,且未燃尽和燃尽两种条件下NO的还原率相差不大。NO同时通过金属铁的直接还原和甲烷的再燃还原两种反应机理脱除。而甲烷则通过还原氧化铁为金属铁,从而使金属铁直接还原NO可持续进行。同时,甲烷再燃反应的中间产物HCN/NH₃等被氧化铁还原,从而使燃尽后的脱硝效率不下降。研究结果表明,甲烷和金属铁或氧化铁在富燃料条件下可有效地还原NO。     

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。     

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。     

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%。     

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。     

含金属分子筛上NOx选择性催化还原研究进展Ⅱ.含贵金属分子筛体系和HC-SCR反应机理

由于NOx引起了一系列的环境问题,如形成酸雨、光化学烟雾以及导致大气层可见度降低, 因此必须有效控制和转化NOx, 以减小其对环境的影响. 减少NOx污染的催化方法可分为: (1) 非选择性还原; (2) 选择性还原; (3) 分解. 其中选择性还原NOx是在贫燃状态下利用烃类(HC)作为"选择性"还原剂还原NOx(HC-SCR), 这给燃料经济性高的贫燃发动机(包括柴油机)的推广应用提供了尾气污染控制的可能性.     

生物质先进再燃脱硝特性研究

在沉降炉上研究草本类棉秆、玉米秸、麦秆和木本类梧桐木四种生物质的先进再燃脱硝特性。结果表明,20%再燃比、0.7s停留时间能保证较优的反应工况。在过量空气系数为0.7～0.9、氨氮摩尔比为1.5左右时,棉杆、玉米秸、麦秆以及梧桐木先进再燃在1273K附近取得最高脱硝效率,其值分别为89.11%、88.34%、90.33%和88.28%,比基本再燃提高25%～30%,并且生物质的再燃反应是脱硝的主体,喷氨是对再燃的完善和优化。在1173K～1473K四种生物质的先进再燃可以保持80%以上的脱硝效率。实验过程中加入100×10-6的碱金属、碱土金属添加剂可进一步改良先进再燃脱硝进程。碳酸钠、碳酸钾使脱硝效率提高3%～6%;醋酸钙在1273K～1473K将脱硝率提高4.0%～5.0%,在1073K～1273K作用规律不明显。     

A reburning process using sewage sludge-derived syngas

The motivation for this work was to define the reburning potential of sewage sludge (SS) gasification gas (syngas). A numerical simulation of the co-combustion process of syngas in a hard coal-fired boiler was made. All calculations were performed using the Chemkin program and a plug-flow reactor model was used. The calculations were modelled using the GRI-Mech 3.0 mechanism. The highest conversions for nitric oxide (NO) were obtained at temperatures of approximately 1000 K to 1200 K. The highest reduction efficiency was achieved when the molar flow-ratio of the syngas was 15 %. The combustion of hard coal with sewage sludge-derived syngas reduces NO emissions and the amount of coal needed to produce electricity and heat. Furthermore, advanced reburning, a more complex process, achieved an efficiency of up to 80 %. Calculations show that the syngas thus analysed can provide better results.     

乙烷在金属铁表面还原NO的实验研究

温度300~1 100 ℃时,由程序控温电加热水平陶瓷管反应器在N₂气氛和模拟气氛下,对乙烷在金属铁表面还原NO的特性进行了实验研究。结果表明,乙烷在金属铁表面能够高效地还原NO。在N₂气氛中,温度高于900 ℃时,乙烷在金属铁表面的脱硝效率超过95%。在模拟烟气条件下,当温度超过900 ℃,且过量空气系数小于1.0时,乙烷在金属铁表面还原NO的效率能够达到90%以上。相同条件下,乙烷在金属铁表面脱硝效率高于甲烷的脱硝效率。SO₂对乙烷在金属铁表面还原NO的效率影响可以忽略。对反应后的铁样品的组分进行了XRD表征,在此基础上对反应机理进行了分析。结果表明,在模拟烟气条件下NO的还原通过乙烷的再燃脱硝和金属铁直接还原两个机理完成。金属铁直接还原NO时生成的氧化铁则被乙烷还原为金属铁,从而使得金属铁能够持续对NO进行直接还原。乙烷再燃还原NO的中间产物HCN被氧化铁氧化为N₂,同时氧化铁也被HCN还原为金属铁。这一过程增强了NO的持续还原反应,同时避免了在燃尽时HCN二次氧化重新生成NO,从而保证了较高的NO还原效率。     

甲烷在氧化铁表面还原NO的特性与反应机理研究

在程序控温电加热水平陶瓷管反应器中,在300~1 050 ℃,对N₂气氛中甲烷在氧化铁(充分氧化后的铁丝网卷)表面还原NO的特性进行了实验研究,测试了NO脱除效率、CO生成量以及反应后铁样品表面组分和微观状态的变化特点,分析了甲烷在氧化铁表面还原NO的反应机理。在此基础上,在1 000 ℃时,对模拟烟气条件下甲烷在氧化铁表面还原NO的持久性进行了实验研究。结果表明,甲烷在氧化铁表面能够高效地还原NO。在N₂气氛下,在850 ℃以上达到100%的NO脱除效率。在模拟烟气中,甲烷在氧化铁表面脱除NO的能力具有很好的持久性。实验结果表明,在1 000 ℃时,采用由体积分数为2.0%的O₂、16.8%的 CO₂和524×10^-6的 NO,N₂配平的模拟烟气,1.17% CH₄能够在连续100 h内保持100%的NO脱除效率,而未出现下降的趋势。对反应机理的研究结果表明,甲烷在氧化铁表面还原NO的机理包括甲烷通过再燃机理还原NO以及甲烷通过在氧化铁表面还原氧化铁为金属铁、金属铁进而直接还原NO两种主要反应机理。其中,后者为主要反应机理。     

新型铁锰复合氧化物催化低温脱除NOx

采用溶胶-凝胶法合成了一系列铁锰复合氧化物催化剂, 利用X射线衍射(XRD)对催化剂的活性相态进行研究, 并考察了铁锰摩尔比及焙烧温度对催化性能的影响. 结果表明, 该催化剂体系在低温(80-220 ℃)下选择性催化氨还原NOx反应中显示出优异的活性. 其中Fe(0.4)-MnOx(500)(即摩尔比n(Fe)/(n(Fe)+n(Mn))=0.4, 焙烧温度500 ℃)催化剂具有最佳低温催化活性, 在空速30000 h-1, 温度80 ℃的条件下, NOx转化效率达到90.6%, N2选择性达100%. Fe-MnOx复合氧化物催化剂中形成的Fe3Mn3O8晶相有利于促进NO氧化成NO2, 从而提高低温选择性催化还原的活性.