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。     

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.     

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。     

循环流化床燃煤过程NO、N2O和SO2的排放行为研究

在30kW循环流化床装置上进行了中国西部三种煤的燃烧实验，考查了燃烧温度、空气分级、空气过剩系数、固体颗粒循环料率和煤种等因素对NO、N2O、SO2污染物排放的影响。结果表明，强化空气分级可显著降低高挥发分煤种NO的生成量，但对N2O影响不大；增加空气过剩系数同时增加了NO与N2O的排放；增加固体循环料率显著降低NO生成量，但N2O排放略有增加；高阶煤燃烧生成较多N2O，低阶煤生成较多NO。燃烧温度1120K、过剩空气系数1.25下约85%燃料中N转化为N。实验范围内改变操作参数不影响SO2与CO排放量。     

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。     

黑液水煤浆炉壁灰沉积物熔融温度分布特性

为了解沉积于炉壁不同部位灰渣熔融温度的变化及分布特性,在实验炉内进行了两个工况的对比燃烧实验,通过对沿烟气行程灰沉积物熔融温度及化学成分和矿物相的分析,结果发现,距燃烧器出口155mm处炉壁灰渣的熔融温度最低,距燃烧器出口1000 mm~1150 mm炉壁灰渣熔融温度最高;灰沉积物熔融温度沿烟气行程呈先升高后降低的分布特点。这种分布特性与矿物元素的迁移、沉积是直接相关的,同时与燃烧负荷也有一定的关系。     

锅炉监测技术优化燃煤的燃烧

华中科技大学能源与动力工程学院副院长周怀春教授领导研发的670t／h燃煤锅炉炉内三维温度场实时监测技术13前通过鉴定。专家认为，该技术在大型电站锅炉具有很好的推广应用前景。据介绍，该技术通过对火焰辐射图像的处理，得到炉内三维温度分布；三维温度场刷新一次的时间不     

油泥焦流化床燃烧NO_x释放特性及控制

为无害化处理油泥焦,采用小型流化床反应器,研究了不同温度、不同颗粒粒径下油泥焦的燃烧氮氧化物释放特性,并借助空气分级燃烧技术降低NO_x排放。SEM电镜和物理吸附结果表明,油泥焦颗粒表面结构致密、孔道稀疏,不利于其内部有机质充分燃烧。燃烧实验结果表明,油泥焦燃烧产生的NO_x主要来源于焦炭氮,来自挥发性氮的较少。适当降低燃烧温度、减小颗粒粒径既能保证油泥焦充分燃烧,又能抑制氮氧化物排放。实施空气分级燃烧时,通过优化过量空气系数、二次风比例和二次风入口位置,能够获得显著的NO_x减排效果,同时可以有效抑制飞灰产生,有助于烟气终极处理。     

循环流化床锅炉氮氧化物的生成与分解模型

在国内外研究基础上，依据循环流化床锅炉炉内氮氧化物（ＮＯ和Ｎ２Ｏ）的生成与分解特性，建立了一个以化学反应动力学为基础的炉内ＮＯ和Ｎ２Ｏ的生成和分解模型，模型有机地结合在已有的循环流化床锅炉总体数学模型之中。模型对一台７５ｔ／ｈ循环流化床锅炉炉内氮氧化物的生成和分解特性的模拟预测结果与工业试验结果吻合良好。模型的预测和工业试验表明循环流化床锅炉的氮氧化物（ＮＯ和Ｎ２Ｏ）的排放受锅炉运行参数如温度、一二次风比例等的影响，可以通过调整锅炉运行参数来控制锅炉氮氧化物的排放。     

温度对共沉淀法制备LaMnAl11O19催化剂的影响

天然气燃烧具有污染物排放少、能源利用率高等特点。但是传统的燃烧方法温度较高，对系统材料要求较高，同时空气中的N2被氧化为NOx，造成严重的环境污染。采用催化燃烧技术可降低燃烧温度、减少污染物的生成。高温催化燃烧是传统燃烧的替代方法，是降低污染，提高能源利用效率的有效途径之一。实现该过程的核心问题是高活性、热稳定性好的耐高温催化剂的研制。     

RDF流化床燃烧过程NOx生成比较研究

随着中国经济的迅速发展和城市化进程的加快，由此带来的负作用凸现：各种资源的消耗不断增加；同时这种传统的高消耗、低产出、高污染的经济发展带来的环境污染也非常严重。据不完全统计，2003年中国城市生活垃圾总量为1．9亿t，并以每年8％～10％的速度递增，对垃圾进行简单填埋、焚烧不但污染土壤和地下水，     

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。     

Thermodynamic Analysis and Experimental Investigation into Nonflame Combustion Technology（NFCT） with Thermal Cyclic Carrier

The utilization of fossil fuels causes serious negative impacts on the environment and human life. To mitigate greenhouse gases and other pollutants, a novel combustion process-the nonflame combustion technology with a thermal cyclic carrier of molten salt is introduced. In this technology, a whole combustion is divided into two steps, i.e. , the section of producing oxide and the section of combustion. In the first step, oxygen is separated from air, and pure N2 is simultaneously formed which is easily recovered. In the other step, the fuels react with lattice oxygen in the oxides formed in the first step, and at the same time, thermal energy, CO2 and H2O vapor are produced. It is noted that the CO2 is easily separated from water vapor and ultimately captured. Theoretically, there are no environmental-unfriendly gases such as CO2, NOx and SO2 discharged in the whole combustion process. Some metal oxides scattered into molten salts play the roles of oxygen carriers in the combustion system, and they can constantly charge and discharge oxygen element from air to fuels during the combustion process. A nonflame combustion system with Li2CO3 K2CO3 Na2SO4 as the molten salt system, CH4 as the fuel and CuO as the catalyst was experimentally investigated. The experimental resuits show that the combustion process proceeded as it was theoretically analyzed, and CO2 with a high volume fraction of 77.0M--95.0M and N2 with a high volume fraction of 91.9%-99.3% were obtained. The high concentration of CO2 is favorable for capturing and storing subsequently. Therefore, the potential of reducing CO2 emissions of this nonflame combustion technology is huge.     

La1-xCexCoO3系钙钛矿型催化剂应用于柴油机尾气净化催化性能的研究

采用低温燃烧法制备了Ce4+部分取代La3+的La1-xCexCoO3系钙钛矿型复合氧化物催化剂，用XRD、TGA、SEM和化学分析等方法对催化剂的组成、结构等进行了表征。利用程序升温反应（TPR）技术，对催化剂应用于柴油机常规排放物中的微粒（PM）、碳氢化合物（THC）、氮氧化合物（NOx）的催化脱除性能进行了研究。结果表明，Ce4+部分取代La3+，催化剂表面氧空位浓度增加，同时形成Co3＋-Co2+共存体系，催化剂对THC、NOx催化活性显著提高,且稳定性良好。但Ce4+的掺杂并没有提高催化剂对PM的催化活性。     

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%。     

凹凸棒黏土对燃煤PM2.5排放及团聚捕集特性影响

在固定床反应系统上考察凹凸棒黏土对燃煤可吸入颗粒物PM_2.5的排放及团聚捕集特性影响,分析凹凸棒黏土添加量以及添加凹凸棒黏土情况下燃烧气氛、燃烧温度和钙硫物质的量比等参数对燃煤PM_2.5的数量浓度、质量浓度以及团聚捕集率的影响规律。结果表明,煤燃烧过程中添加凹凸棒黏土可以显著降低PM_2.5排放浓度,凹凸棒黏土的添加量不宜超过3%(质量分数);空气气氛下燃烧产生的PM_2.5多于O₂/CO₂气氛;随着钙硫物质的量比的增大,PM₁的质量浓度减小,但PM_1~2.5的质量浓度增大,颗粒物的粒径有向更大粒径转移的趋势;燃烧温度的升高会促进PM_2.5各粒径范围颗粒物的生成,降低了凹凸棒黏土对PM_2.5团聚捕集率。     

RDF pyrolysis by TG-FTIR and Py-GC/MS and combustion in a double furnaces reactor

With the increasing depletion of fossil energy, the refuse-derived fuel (RDF) as an unavoidable by-product of human activities has been used as an alternative fuel in the precalciner cement kilns. Since the RDF combustion also brings the problems of NOx pollution, it is quite important to find ways to lower the NOx emission during RDF combustion in the precalciner. The pyrolysis characteristics and products of RDF were studied by TG-FTIR and Py-GC/MS. From TG-FITR and Py-GC/MS tests, various carboxylic acids and alkenes formed with NOx released at the RDF pyrolysis process at 200–550 °C. By simulating the temperature (700 °C, 800 °C and 900 °C) and O₂ (12%, 14%, 16%, 18% and 21%) environment of the precalciner using a double furnaces reactor, the combustion processes and NOx formation characteristics of RDF combustion were studied. The results showed that the volatile-N was the dominant reactant source of fuel NOx during RDF combustion. The fuel-N conversion and NOx emission yield showed a continuous decreasing trend with temperature increasing from 700 to 900 °C. The fuel-N conversion and NOx emission yield showed a slight increasing trend with the oxygen concentration increase, and the optimum oxygen concentration for RDF combustion was 14%. In this study, the optimum temperature was 900 °C and oxygen concentration was 14% for de-NOx in the precalciner.

     

煤燃烧过程中氟析出特性与生成机理

通过建立的固定床管式炉煤燃烧氟析出试验装置，研究了煤燃烧过程中气态氟的排放特性，并根据燃煤氟析出等温动力学实验建立了气态氟生成动力学模型。结果表明：氟析出率随燃烧温度的升高而逐渐增加，煤中氟在300 ℃～400 ℃开始析出，500 ℃～1 100 ℃为主要析出温度范围；氟析出率随煤在炉内停留时间的增加而增加，但前5 min为主要析出阶段；炉内还原性气氛对氟析出有一定的影响；氟析出率与煤中氟赋存形态和含氟量有关。燃煤过程中氟析出过程可用一级反应动力学描述，反应活化能E和频率因子A依赖于煤中氟的赋存形态和氟化物的热稳定性。不同煤种E为28.0 kJ·mol－1～65.1 kJ·mol－1，A为12.5 min－1～46.0 min－1。