煤气化中NO_x及其前驱物释放规律研究

采用U型管反应系统,研究了氧浓度、气流速率和气化温度对神木煤气化过程中NO_x及其前驱物的释放规律.研究发现:气化时生成的HCN和NH_3总量比热解时大幅下降,表明O_2的引入抑制了H自由基的可获得性.随着氧浓度的增加,NO的收率先减后增,而NO_2收率几乎没有变化.氧浓度较低时,生成的高浓度CO阻止了挥发分氮向NO的转化.气流速率对含氮气相产物释放影响各不相同.低温气化产物以NO_2和HCN为主,NO_2主要来自进样期挥发分的缓慢氧化,而高温气化产物中的NH_3的生成主要来源于焦炭氮.     

热解及燃烧过程中燃料氮的N2转化特性

利用气相色谱设备实验研究了国内4种煤在热解及燃烧过程中煤中燃料氮向N2的转化特性.研究结果表明:在煤的热解过程中,燃料氮能够转化为N2,煤种不同,N2的转化率也不同;神木煤氮的N2转化率最高,焦作煤最低;随热解温度的升高,燃料氮的N2转化率升高;在煤燃烧过程中,燃料氮同样能够转化为对环境无害的N2,转化率同样与温度有关且随着温度的升高而增加,但当燃烧温度达到1 100℃时,除神木煤外,其他煤中燃料氮的N2转化率均有明显下降;无论是热解还是燃烧,所研究煤中的矿物质均能够促进燃料氮向N2的转化;无论脱灰与否,低温燃烧时燃料氮的N2转化率远比低温热解时高,但在1 100℃下的热解与燃烧时,N2转化率与煤种有关.     

矿物质对SO2释放的影响及钙的固硫机理

为了开发高效燃烧脱硫技术，通过热质量／选出气体分析实验研究了煤中矿物质对煤燃烧中SO2释放的影响以及钙的固硫机理，研究结果表明：脱灰后SO2的释放曲线由原煤的双峰变成单峰；Ca的添加能够促进煤中硫在低温下释放，但不同形态钙的固硫效果不同；脱灰煤中添加CaSO4后SO2的释放曲线又恢复为双峰，CaSO4没有固硫效果；添加CaCO3和CaO后SO2的生成会有明显减少，且CaO的固硫效果要比CaCO3显著．基于这个实验结果，提出了程序升温燃烧条件下煤中的矿物质对SO2释放影响所遵循的吸附-解吸附机理，以及钙基固硫剂固硫所遵循的吸附-解吸附／氧化机理。     

煤焦油二次热解过程中HCN及NH3释放特性研究

对煤焦油中氮在惰性气氛中二次热解生成NOx前驱物HCN及NH3进行了研究。在两段炉固定床反应器上研究了四种煤样的焦油在二次热解过程中NOx前驱物HCN和NH3的释放规律,讨论了煤阶﹑温度以及灰分对焦油二次热解过程中HCN及NH3释放规律的影响,表明随着煤阶的增高,焦油中氮的质量分数减少,HCN和NH3的转化率也随之减少。随着二次热解温度的增高,HCN和NH3的转化率增加,在800 ℃~900 ℃HCN增幅最大,NH3的质量分数在900 ℃以后基本不变。煤中灰分的存在能减少氮在焦油中的质量分数,导致焦油二次热解过程中HCN和NH3的转化率下降。     

程序升温气化过程中氮的释放规律研究

采用 U 型管反应系统研究了不同煤种在程序升温条件下在四种气氛中反应时燃料氮的释放规律.研究发现热解时主要的含氮产物为 HCN,如果煤中含有较多的氧,即使在惰性气氛下也会释放出 NO.没有检测到 NH3 的生成,证实NH3 来源于 HCN 在焦表面的二次反应.N2O 仅在有氧气氛中气化时生成,说明氧气是 N2O 生成的必要条件.气化时的总固定氮 TFN 高于热解时,且气化剂中 O2 含量越高则总固定氮 TFN 越高.     

影响燃煤还原气体生成特性的因素

利用傅里叶红外气体分析设备,在自制的固定床反应器上对能够显著影响再燃煤还原气体生成特性的因素进行了实验研究.结果表明,神木煤在N2和CO2气氛下受热生成的还原气体主要有CO、CH4和HCN4·CO2气氛有利于原料煤中的C更多地转化为CO,CH4在N2和CO2气氛下的生成特性及产率相近.O2对神木煤的CO、CH4及HCN的生成特性影响很大,氧的存在降低了CO开始形成的温度及产率,也降低了CH4的生成温度和产率.O2使得HCN开始生成的温度大幅度降低,当w(O2)为6%时HCN的产率明显增加,同时O2的存在还增加了NO的产率.无论是在N2气氛还是在CO2气氛下,快速升温时CH4的产率均高于程序升温时的值,但CO的产率均小于程序升温时的值.升温速率对HCN的影响与煤种有关,除TC煤外,快速升温时HCN的产率均比程序升温时低.     

CO_2气氛中La掺杂BaCo_(0.88)Nb_(0.12)O_(3-δ)膜的透氧性能及结构稳定性

利用固相合成法制备了A位La掺杂Ba Co0.88Nb0.12O3-δ[BLCN-x,x为La的掺杂量(摩尔分数)]钙钛矿透氧膜材料,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析(TG)及程序升温脱附-质谱(TPD-MS)等方法研究了CO2气氛静态处理及动态透氧条件BLCN-x系列材料的结构稳定性.研究结果表明,随着La掺杂量的增加,BLCN-x膜片材料抗CO2腐蚀的性能明显提高.当La含量高于0.5时,在850℃纯CO2气氛静态处理或透氧条件下均未观察到碳酸盐衍射峰.尽管La掺杂会降低BLCN-x膜片的初始透氧量,但在CO2气氛吹扫时透氧量的降低速率明显减慢,其中BLCN-0.5膜片在纯CO2气氛下10 h后的透氧量仍可达到0.46 m L·cm-2·min-1.通过容差因子和平均金属-氧键能计算可知,良好的结构稳定性和增强的金属-氧键能是导致La掺杂样品抗CO2腐蚀的主要因素.     

再燃煤粉的NO还原特性研究

实验研究了原煤、煤焦以及煤在不同气氛下受热得到的气体产物对NO的还原特性。结果表明,原煤的NO还原能力不仅与其挥发分含量有关,还与煤中的矿物质有关;制焦气氛中的O2能改变煤焦对NO的还原能力,其改变与煤种有关。高挥发分煤所释放的挥发性产物对NO的还原率也高, 但Tongchuan(TC)煤除外。TC煤的挥发分含量不高,但由TC煤得到的挥发物对NO的还原率与高挥发分的Sanxie(SX)和Shenmu(SM)煤释放的挥发物相当。煤在N2环境下所释放的气体产物对NO的还原能力比CO2气氛下释放的气体产物对NO的还原能力强,但TC煤除外。同样,制气气氛中的氧对燃煤挥发物的NO还原能力的影响也很大,这种影响与煤种有关。     

燃气轮机天然气掺氢燃烧及排放特性数值模拟研究

为了解掺氢对贫预混燃气轮机的性能影响,采用数值模拟的方法研究了某燃气轮机天然气掺氢比(体积分数0～30%)对其燃烧及排放特性的影响,对比了燃料体积流量恒定和热负荷恒定的情况下,掺氢对燃烧温度、NO_x、CO和CO₂排放的影响规律。结果表明,在燃料体积流量恒定的情况下：如果固定燃料当量比,掺氢会降低燃烧室热负荷,并能够降低燃气中CO和CO₂浓度,但会导致出口燃气超温和NO_x排放超标;如果固定掺氢比,随着当量比的降低,燃烧温度降低,NO_x和CO₂浓度降低,CO浓度先降低后升高,当掺氢比为30%时,推荐的燃料当量比为0.48。在热负荷恒定的情况下,如果固定燃料当量比,掺氢能够降低燃气中CO和CO₂浓度,并导致出口燃气超温和NO_x排放超标;如果固定掺氢比,随着当量比的降低,燃烧温度降低,NO_x和CO₂浓度降低,CO浓度先降低后升高,当掺氢比为30%时,推荐的燃料当量比为0.47。...     

300MW一次再热亚临界燃煤发电站系统改进研究

在传统300MW一次再热亚临界燃煤发电站的空气预热器中,烟气与空气的换热温差大,导致了较大的损失,并且硫酸蒸汽易在冷端凝结使受热面产生低温腐蚀和堵灰的问题。此外,在回热系统中,汽轮机的抽汽与凝结水在换热时,回热加热器热端处的传热温差大,抽汽的过热度难以利用。针对传统电站的上述不足,提出了一种新型电站设计方案,并对其进行了热力学分析和技术经济性分析。在改进电站中,烟气凝结水预热器(flue gas-condensate preheater,FGCP)替换了传统电站中的空气预热器,省煤器后的烟气全部被用来加热部分凝结水,空气和其余凝结水则由汽轮机的抽汽进行加热,同时,增加1股高压抽汽用于保证热空气达到设计的温度要求。研究结果表明:保持FGCP中凝结水和烟气的热容流率相等,可以消除常规电站内空气预热器中的温差夹点,锅炉排烟温度降至103℃而不会产生低温腐蚀和堵灰;将空气加热器与回热加热器串联布置,优先利用了抽汽的过热热来加热空气,减小了蒸汽和凝结水的传热温差;改进电站的发电效率和净发电效率分别达到了45.34%和44.20%,相较常规电站分别提高了1.2和1.0个百分点;改进电站的动态投资回收期约为4.27a,具有可行性。