高揮發(fā)分煤分級燃燒NOx減排實驗及應用研究.pdf

1、燃煤造成的污染是目前全球污染的關鍵問題之一，對生態(tài)環(huán)境的影響越來越嚴重。氮氧化物（NOx）是燃煤污染的主要污染物之一（大氣中67％的NOx由煤燃燒所產生），而中國燃煤電站鍋爐機組型式多樣，煤種來源也多樣化，實際運行過程中運行參數的變化將極大地影響著NOx的排放，同時中國低階煤儲量豐富，大量的低階煤被用于燃煤發(fā)電。因此，有效的降低電站鍋爐尤其是燃用低階煤電站鍋爐的NOx排放量對降低中國燃煤電站NOx排放意義重大。論文作者設計并搭建了能夠模

2、擬實際爐膛煤粉燃燒環(huán)境的多反應控制段攜帶流反應器系統(tǒng)（EFR-MRS），并針對中國典型的低階煤分級燃燒 NOx減排問題作了詳細的研究。此外，論文作者還在該實驗系統(tǒng)上進行了高燃料 N煙煤空氣分級NOx減排影響的實驗研究。最后，在一臺燃用高揮發(fā)分褐煤的600MW鍋爐上進行分級燃燒NOx減排的工業(yè)應用研究，證明了本文研究成果的應用價值。
　　針對EFR-MRS系統(tǒng)煤粉燃燒過程構建了包括煤的熱解、揮發(fā)分燃燒、焦炭的燃燒、燃料氮的轉化等過程

3、的數學物理模型，對煤粉燃燒過程和燃燒器結構的優(yōu)化設計進行了數值模擬，并進行了誤差分析。采用該系統(tǒng)能夠有效的模擬鍋爐的實際燃燒過程，可以很好的描述分級燃燒過程中燃燒參數的變化對氮氧化物等污染物排放的影響。誤差分析表明，整個實驗系統(tǒng)的誤差可以控制在±4.5%以內。
　　針對中國低階煤（四種褐煤、一種次煙煤）及兩種高揮發(fā)分煙煤，采用EFR-MRS系統(tǒng)，研究了空氣分級燃燒條件下，還原區(qū)化學當量比（λ1）、停留時間（τ1）及煤質等因素對 N

4、Ox排放的影響，并提出了表征 NOx排放與煤質特征的綜合折算指數（Sz）。研究表明，隨著λ1的降低或τ1的延長，NOx排放濃度降低，還原率升高。針對低階煤，當τ1在1.0s~1.5s范圍時，減排效果最好；對于高揮發(fā)分煙煤，τ1大于1s之后，繼續(xù)延長停留時間已經對 NOx的減排效果不太明顯了。此外，揮發(fā)分含量越高的煤種采用空氣分級燃燒技術，燃料N轉化為NOx的轉化率越低，越利于NOx的減排。對于本章所研究的七種高揮發(fā)分煤，Sz越大，NOx

5、還原率越高。同時，采用空氣分級燃燒技術不會明顯的降低煤粉的燃盡效果。
　　針對兩種燃料氮含量較高的煙煤采用空氣分級燃燒技術情況下，NOx的排放及燃盡情況進行了實驗研究。研究表明，不分級燃燒情況下燃料氮含量越高的煤，NOx排放越高；空氣分級燃燒情況下燃料氮含量越高的煤，燃料氮向燃料型 NOx的轉化率越低?？諝夥旨壡闆r下，還原區(qū)停留時間為0.8~1.0s及化學當量比為0.75的時候，大同及俄羅斯煤均能獲得較低的NOx排放。采用空氣分級

6、燃燒技術情況下，俄羅斯煙煤的燃盡效果與大同煙煤類似，燃盡情況較好。
　　針對中國低階煤（四種褐煤、一種次煙煤）及一種高揮發(fā)分煙煤，采用EFR-MRS實驗系統(tǒng)研究了燃料分級條件下，再燃燃料比（Rff）、主燃區(qū)化學當量比（λ1）、再燃區(qū)停留時間（τ2）、再燃區(qū)化學當量比（λ2）及煤質等因素對NOx排放的影響，研究結果進一步的豐富了煤粉的再燃數據庫。結果表明，在本文空氣分級技術研究中提出的綜合折算指數（Sz）仍然適用于表征燃料分級情況下

7、 NOx排放與煤質特征的關系。研究還表明，Rff越大或τ2越長，NOx還原率則越高；同時λ2越低，NOx還原率越高。燃料分級燃燒技術最佳參數范圍分別為：Rff≈15%~20%，τ2≈0.8s，λ2≈0.8。本文將λ1拓展至0.8，獲得了更低的NOx排放，結果表明隨著λ1的降低，NOx排放量繼續(xù)減少。采用高揮發(fā)分煤再燃，再燃燃料的揮發(fā)分含量越高，或燃料N含量越高，再燃時對NOx的減排效果則越明顯。NOx還原率隨著Sz的增加而增加。再燃實驗

8、研究還表明，通過再燃在有效降低 NOx排放的情況下，對煤粉的燃盡特性影響不大。
　　針對某燃用高揮發(fā)分褐煤的600MW鍋爐，在主燃區(qū)采用水平濃淡燃燒器以及采用不同磨煤機停運方式和分離式燃盡風（SOFA）的合理組合，采取燃料水平分級與空氣垂直分級相結合的方式進行了技術改造，重點研究了如何降低NOx排放的問題及對爐膛結渣問題的優(yōu)化。結果表明，提高燃盡風率和降低出口氧量的措施有利于NOx排放，磨煤機的停運方式也影響著NOx的排放，同時適