生活垃圾焚烧选择性非催化还原(SNCR)的工程试验研究

在500 t·d~(-1)的生活垃圾焚烧炉上,进行了无软水稀释的氨水喷射还原NO_x的SNCR工艺研究。结果表明,在NO_x排放初始值为240 mg·m~(-3),最优化温度区间830～870℃的条件下,NO_x排放浓度可以控制在120 mg·m~(-3)以下,脱硝效率达到50%;随氨氮比的增加,脱硝效率相应增加,氨逃逸也增大,最佳氨氮比为1.6.喷枪雾化压力存在最佳值0.3 MPa,喷射层软水的加入对脱硝效率没有显著影响。随烟气中水蒸气含量的增加,SNCR的脱硝效率呈现降低趋势。本研究结果可为垃圾焚烧行业SNCR工程调试和实际运行提供技术参考。     

垃圾焚烧电厂高分子非催化还原(PNCR)脱硝技术应用分析

在300 t·d~(-1)的生活垃圾焚烧炉上,进行了干法脱硝剂喷射还原NO_x的高分子非催化还原脱硝(PNCR)工艺研究。结果表明,与SNCR(选择性非催化还原)相比,PNCR工艺具有更宽的温度窗口范围,在NO_x排放初始值为320 mg·m~(-3),最优化温度区间850～900℃的条件下,NO_x排放浓度可以控制在60 mg·m~(-3)以下,脱硝效率达到80%;随着脱硝剂耗量的增加,脱硝效率相应增加,脱硝剂的最佳质量流量为30 kg·h~(-1),随着氧气浓度增高,脱硝效率下降,合适的氧气浓度应控制在8%以下。控制NO_x100 mg·m~(-3),SNCR+PNCR工艺比PNCR工艺运行成本更低,更适合垃圾发电厂。本研究结果可为垃圾焚烧行业PNCR工程调试和实际运行提供技术参考。     

过量空气系数对氢内燃机冷起动燃烧及排放的影响

本文在一台1.6 L四缸进气道燃料喷射氢内燃机上,通过自主开发电子控制单元逐步调节氢气的喷射脉宽,试验研究了过量空气系数(λ)对氢内燃机冷起动燃烧与排放特性的影响。试验结果表明:当λ由1.54逐渐减小至0.72时,氢内燃机冷起动前6 s内,起动转速峰值逐渐升高,成功起动时间由2.4 s逐渐缩短至1.9 s,起动时间缩短了20.8%;相同循环数下,火焰发展期(θ_(0-10))和快速燃烧持续期(θ_(10-90))随λ的减小呈现逐渐缩短的变化趋势;NO_x排放呈现先小幅上升,而后逐渐降低的变化规律,冷起动前6 s内NO_x平均排放降低约84.4%,且在λ=1.41时NO_x排放峰值及平均排放均最高.此外,由于部分润滑油进入缸内参与燃烧而导致排放中会出现HC及CO污染物,且随λ的减小,HC及CO排放逐渐增加。     

采用详细化学反应机理研究煤富氧燃烧NO_x生成机制

本文采用详细化学反应机理,建立氧煤燃烧气固反应模型,分析煤在富氧燃烧条件下NO_x生成机制,研究不同O₂浓度和分级燃烧对NO_x排放的影响。富氧燃烧时,NO_x生成主要路径为:HCN→CN→NCO→NO和HCN→CN→NCO→HNCO→HN₂→NH→HNO→NO。初始O₂增大,挥发分和HCN析出时间提前,高的O₂初始浓度对燃料N转化率有促进作用;煤富氧分级燃烧时,主燃区还原气氛有利于NO还原为N₂,其主要还原路径如下:NO+CO→N+CO₂、NO+H→N+OH和NO+N→N₂+O,当主燃区过量空气系数SR₁从1.15减小到0.6,N最终转化率（t=1000 ms）只是从0.379减小到0.339,相对于未分级燃烧时变化了10.55%,与煤空气分级燃烧相比,煤富氧分级燃烧对N转化率影响较小。     

燃料供给方式对稀态预混燃烧特性的影响

稀态预混燃烧技术已被用于工业燃气轮机,其NO_x排放可低于50 mg/m~3,然而容易发生热声振荡问题。本文通过数值模拟和实验结合的方法研究了燃料供给方式和值班比对燃烧室动态和污染物排放特性的影响。模拟表明:三种燃料供给方式使燃烧室内呈现出三种典型的燃料分布形式。实验表明:当值班比由0%增加到15%时,NO_x排放近似线性增加,而热声振荡的声压级会先升高而后降低。结果表明预混段内的燃料分布对污染物和热声振荡产生具有很大影响。     

管状燃烧器中低热值预混气的燃烧特性

实验研究了低热值CH₄/N₂/Air预混气在旋流管状燃烧器中的燃烧以及污染物排放特性。固定过量空气系数为1.17,通过调节N₂比例得到热值在3.6～5 MJ/m³之间的低热值预混气。结果表明,管状火焰半径随预混气热值降低而减小,当热值小于一定值时,燃烧器的燃烧效率急剧下降,烟气中CO含量大量增加,但NO_x含量始终很低。     

多孔介质燃烧-换热器NOx排放的二维数值研究

通过二维单温模型,考虑甲烷燃烧的详细化学反应机理,数值研究多孔介质燃烧-换热器内的燃烧、传热和NO排放规律.研究主要工作参数过量空气系数和燃烧器功率对氮氧化物排放的影响.结果表明,过量空气系数和功率对NO排放有显著的影响.功率一定时,过量空气系数由1.12增大到1.42时,NO体积分数由3.9E-5减少到1.8E-5....     

300MW四角切圆锅炉燃尽风布置方式对低氮燃烧特性的影响

根据对象锅炉结构特性和煤质特性提出了三种燃尽风布置方式,并对燃尽风风率对不同布置方式下炉内燃烧和NO_x排放的过程进行了数值模拟分析。研究表明,燃尽风率为30%左右时,三种布置方式下锅炉各参数都表现出合理的水平,并且能够满足NO_x排放要求。两段送风的深度空气分级方式在煤粉的燃烧和燃尽,降低NO_x的排放量方面效果较好,更为适合四角切圆锅炉的低氮燃烧改造。     

壁面作用下预混火焰淬熄及OH自由基分布特性

当反应器容积变小时,壁面对燃烧火焰自由基分布的影响越来越显著。本文采用PLIF设备实验研究甲烷/空气预混燃烧火焰中OH自由基在近壁面附近的行为,考察了壁面材料、出口气体流速、过量空气系数和壁面间距对OH自由基的分布特性、最大荧光强度和淬熄距离的影响。研究发现:最大荧光强度最高的材料为304钢,最低的为镁合金AZ31B;淬熄距离最小的材料为304钢,最大的为镁合金AZ31B;最大OH自由基荧光强度越大,熄火间距就会越小;出口气体流速的增加使火焰的最大荧光强度减少,使得OH自由基更易淬熄,造成淬熄距离较大;减小过量空气系数,最大荧光强度会增加;当壁面间距为7 mm时,出现两块独立的OH区域,中部几乎不存在OH自由基。     

煤粉再燃对600 MW锅炉NOx排放的影响

在国内某台燃用褐煤的600 MW机组锅炉上进行了煤粉再燃技术示范并进行了工业试验.机组在600 MW负荷下运行时,NOx排放可控制在274 mg/m3(烟气中氧量折算到6%,下同)的水平,比改造前下降了65.36%,同时燃烧效率没有降低.进行了常规通风、空气分级和煤粉再燃三个工况下的试验,结果表明,煤粉再燃对NOx的控制效果最好,其次为空气分级.再燃煤粉比例对NOx排放也有明显的影响,在试验条件下,随着再燃燃料比例的增加,NOx排放呈降低趋势.     

SCR脱硝中各物质热力学性质的预测

选择性催化还原脱硝技术效率高,有望应用于汽车尾气中NO_x的排放控制.本文采用5种不同的密度泛函理论,计入色散校正项的影响,预测了选择性催化还原脱硝反应体系中各种气体的标准生成焓以及温度从0 K到1000 K时各气体的焓变。与实验比较结果表明,广义密度梯度近似中的BLYP泛函和B3LYP泛函对标准生成焓的预测偏差最小,而本文检验的所有密度泛函理论都能很好地预测气体在0~1000 K温度范围内的焓变,可以用于选择性催化还原脱硝反应体系的热量恒算。     

城市干化污泥循环流化床燃烧过程中NO和N2O的排放特性

在15 kW循环流化床实验台上进行了城市干化污泥的燃烧实验,研究了污泥含水率、燃烧温度、过量空气系数、二次风比率等因素对NO和N₂O排放特性的影响。实验结果表明:污泥含水率从4.5%增加至17.5%时,NO排放浓度明显降低,N₂O排放浓度明显升高;燃烧温度升高,NO排放浓度呈上升趋势,N₂O排放浓度则呈下降趋势;增大过量空气系数会促进NO和N₂O的生成;提高二次风比率可以降低NO和N₂O的排放浓度。城市干化污泥在循环流化床燃烧过程中NO和N₂O的排放浓度高于污泥与煤混烧时的排放浓度,但燃料N向NO和N₂O的转化率低于与煤混烧过程。     

分级燃烧时NO_x排放特性的数值研究

1前言NOx是NO煤粉燃烧产生的主要污染物之一，对大气环境的危害十分严重。目前，在降低NO。排放方面，可发展的主要技术有分级燃烧（包括空气分级和燃料分级）、喷氨脱硝、烟气再循环法等。其中，分级燃烧是通过调整燃烧工况来达到低NO。生成量的一种炉内控制技术，一般只需改进燃烧器即可达到，宜优先发展。目前，很多学者在特定的实验条件下对分级燃烧进行了不同角度、不同侧重点的研究，但由于污染物生成机理的复杂性以及燃烧过程化学反应的快速性，对NOx生成的实验研究具有一定的局限性。因此，本文从化学反应动力学的角度，对分级…     

生物质再燃/高级再燃脱硝的实验研究

以稻壳、木屑、生物质炭和生物质成型燃料4种生物质为对象,利用携带流反应装置,研究了生物质种类、反应温度(T_2)、化学计量比(S_(R2))、氨氮摩尔比(n_(SR))和添加剂等对生物质再燃/高级再燃脱硝效果的影响.结果表明:在T_2=850~1150℃范围内,随着反应温度的升高,生物质再燃脱硝效率不断上升,而高级再燃脱硝效率则呈现先上升后降低的趋势.在n_(SR)=0~1.5条件下,生物质高级再燃脱硝效率随着n_(SR)增加逐渐增加,当n_(SR)1.5时脱硝效率逐渐趋于稳定.在S_(R2)=0~1.0条件下,生物质再燃脱硝效率随着S_(R2)的增加逐渐降低,而生物质高级再燃脱硝效率呈现先增加后稍有降低的趋势.添加剂对再燃/高级脱硝均有一定的促进作用,其中Fe_2O_3促进作用最为显著。     

9SNCR烟气脱硝工艺及CH4作添加剂的试验研究

本文介绍了在自行研制的选择性非催化还原(SNCR)烟气脱硝试验台上采用改进型TB系列喷嘴深入烟道内部逆流喷入的方式,进行了冷态混合试验和气态氨作还原剂及CH4作添加剂的热态脱硝试验.深入烟道内部的喷入方式在提高喷入气体与烟道主气流的混合效果上明显优于侧壁圆孔喷入.在NH3/NOx=1.25,反应温度为925℃时可得到82.53%的脱硝效率,有CH4作添加剂时,温度为875℃时可得到72.37%的脱硝效率.以NOx去除率高于50%为标准,温度窗口为863～937℃;有CH4作添加剂的温度窗口为803～929℃.随着氨氮比的增大NOx去除效率也增大,但在最优温度下当氨氮比大于1.0后NOx去除率的增大不再明显.随着温度的升高,达到NOx最大去除率所需的CH4添加量减小,CH4作添加剂可大大减小氨的泄漏量.     

200MW燃煤炉分级燃烧及NO_x减排的数值研究

本文针对某电厂200 MW四角切圆燃煤锅炉,采用数值方法,模拟了其额定工况采用和不采用分级燃烧以及不同分级燃尽风比率下炉内流场,温度场及NO_x的生成情况,探讨通过分级燃烧减少NO_x排放的方法。结果表明,在原来不采用分级燃烧的额定工况,数值模拟结果与设计值和在实际运行中的测试结果吻合良好,表明数值模拟基本符合实际;炉膛主燃区氧量过大是导致炉膛生成的NO_x浓度较高的重要原因,采用分级燃烧能够显著降低炉膛NO_x生成量;在本文计算条件下,当燃尽风比例占15%时NO_x生成量最小。     

电场对于球形传播火焰影响的数值研究

采用N-S方程添加体积力源项的方法,使用FLUENT来模拟匀强电场对甲烷-空气球形传播火焰的拉伸影响,计算了过量空气系数1.6,体积力分别为12300 N/cm~3、30750 N/cm~3、123000 N/cm~3情况下的火焰拉伸情况。结果表明,体积力选取较小值时数值结果与实验结果较为近似,偏大时则结果差别较大,通过对数值结果的分析发现,火焰锋面粒子迁移导致的浓度分布不均和涡流是导致球形传播火焰发生形变的主要原因。     

氨燃料发电研究进展

氨是一种高效的氢载体,有望成为下一代无碳燃料,助力实现“碳达峰、碳中和”目标,本文介绍了氨燃料的研究背景和主要性质,调研总结了氨燃料在燃煤锅炉、燃气轮机和燃料电池发电方面的研究和发展趋势。通过控制掺氨比例、喷氨位置、喷氨速度等可以实现氨/煤在燃煤锅炉中共燃;采用富–贫分级燃烧能降低燃气轮机的NO_x排放;氨燃料电池中氨在阳极上催化分解成氢气和氮气;氢气氧化释放的热量能有效地用于氨分解反应,提高氨燃料电池系统的能量效率。     

混氢改善汽油机稀燃性能的试验研究

针对汽油机稀燃条件下循环变动大,燃料燃烧不充分的问题,本文在一台加装了电控氢气喷射系统的四缸汽油机上就混氢对改善汽油机稀燃条件下燃烧与排放性能的作用进行了试验研究。在发动机1400r/min,进气道绝对压力为61.5 kPa的条件下,就1%与3%两种进气混氢体积分数对稀燃汽油机燃烧与排放特性的影响进行了研究。试验结果表明,稀燃时发动机制动热效率随混氢分数增加而提高;滞燃期与速燃期随混氢分数增加而缩短;发动机稀燃极限所对应的过量空气系数由原机的1.45提高至混氢1%与3%时的1.55和1.96。混氢后发动机HC与CO排放降低,但NO_x排放有所升高。     

利用火焰发射光谱来研究汽油机的燃烧过程

本文用一套精密的光电转换系统，采集了一台汽油机燃烧过程中火焰辐射在可见光到近紫外波段内的光谱，探测到了燃烧中间产物ＣＨ、ＣＮ、Ｃ２、Ｈ２Ｏ等的特征光谱，并分析了这些产物在燃烧过程中的变化规律，以及随过量空气系数，缸内压力的变化．实验结果表明，汽油机三个不同的燃烧阶段具有不同的燃烧光谱特征：着火过程中，存在着大量的处于激发态的分子、原子、离子、自由基等活化中心的束缚态光谱，随着燃烧发展，ＣＨ、Ｃ２自由基的光谱强度明显加强；当减小过量空气系数时，光谱强度变弱并且着火延迟期增长；自由基特征光谱的光强变化曲线可以反映它们在燃烧过程中的浓度变化．所以火焰发射光谱是实时检测燃烧中间产物，特别是ＣＨ、Ｃ２等有害排放物变化规律的有效手段，可以为分析、模拟燃烧过程，控制排放提供有用的实验数据．