直流煤粉低NO-,x-燃燒和再燃技術(shù)的實驗、理論與數(shù)值模擬研究.pdf

1、煤的高效、清潔燃燒研究一直都是能源科研工作者關(guān)注的焦點，隨著我國經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，能源與環(huán)境問題日益凸現(xiàn)。我國以燃煤為主的能源格局在相當長的一段時期內(nèi)不會出現(xiàn)大的變化。本文主要在國內(nèi)外學者研究的基礎(chǔ)上，對直流煤粉低NOx燃燒和再燃技術(shù)進行有關(guān)實驗、理論和數(shù)值模擬研究，以及完成常規(guī)煤粉再燃改造的工程實踐。 通過熱重分析儀．紅外光譜儀聯(lián)用實驗系統(tǒng)，應用熱分析和化學動力學分析方法，研究了煤粉的熱解和燃燒過程。了解了煤粉在熱解過程中揮

2、發(fā)分的析出以及在不同氧量下燃燒過程中NO的析出情況；明確了氧濃度的變化對NO的析出有顯著變化，低氧條件有利于抑制NO的生成。運用線性回歸的數(shù)學方法，獲得了不同氧濃度下兗州煙煤燃燒的表觀反應動力學模型。 利用固定床實驗系統(tǒng)研究了煤粉及其熱解產(chǎn)物對NO的還原作用；CO對NO的還原作用；煤種、氧量、溫度、煤粉細度等對NO還原作用的影響；水蒸汽對煤粉燃燒和還原NO的影響。在一維沉降爐試驗臺上研究了煤粉燃燒生成NO和煤粉再燃還原NO的各種

3、影響因素。從煙煤和無煙煤及其熱解產(chǎn)物在無氧條件(O<,2>=0％)下對NO的極限還原角度，得出在煤粉再燃還原NO中，煙煤在反應前期同相還原起主要作用，后期則異相還原起主要作用；無煙煤則在反應全程異相還原一直起主要作用；加速煤粉熱解氣體和焦炭的分離有利于煤粉對NO的還原。通過煤粉在有氧條件(O<,2>=4％)與無氧條件下還原NO的效果比較，得出再燃區(qū)沒有燃燒的煤粉對NO的還原貢獻更大。通過水蒸汽對煤粉燃燒和再燃的影響實驗研究，得出煤粉在高

4、溫低氧的條件下，加入一定量的水蒸汽能起到降低NO生成和加速煤粉燃盡的效果；在再燃區(qū)加入一定量的水蒸汽，能起到改善煤粉對NO的還原效果和提高煤粉的燃盡率。為煤粉的高效燃盡和低NOx排放提供一定的參考。 建立了煤粉著火溫度預測的多元回歸模型，通過煤質(zhì)參數(shù)可直接獲得誤差在2％以內(nèi)的煤粉著火溫度。建立了直流煤粉燃燒的一維低NOx簡化模型，分三個階段，煤粉著火準備區(qū)、著火燃燒區(qū)、二次風混入以后的燃盡區(qū)。主要通過建立方程組進行數(shù)值求解分析，

5、討論了一次風參數(shù)對低NOx著火燃燒的影響，提出了當?shù)負]發(fā)分化學當量比(LSRv)、著火虛擬溫度(VTI)以及判別低NOx著火的Gx數(shù)。對一次風參數(shù)設計、一次風與二次風噴口間距的低NOx設計提供一定的參考。 針對要進行低NOx再燃改造的一臺410t/h電站煤粉爐，首先數(shù)值模擬研究了在不同磨煤機運行方式下爐內(nèi)的流動、燃燒及污染物生成，分析了三次風對NOx生成的影響，提出了三次風分兩層布置的改造方案；然后對再燃風噴口不同位置的幾種再燃

6、方案進行了數(shù)值模擬，綜合考慮脫硝率和飛灰含碳量選擇較合適的方案實施再燃改造，獲得改造實際脫硝率47.66％，實際改造運行值和模擬值基本吻合，分析了再燃區(qū)間的大小對脫硝率和飛灰含碳量的影響規(guī)律，以及改造前后爐內(nèi)溫度、煙氣組分(包括NO)的變化規(guī)律，當再燃風噴口位置低到受主燃區(qū)干擾時雖然對燃盡有利，但是對脫硝率有不利傾向；最后對進一步改進的一再燃改造方案進行數(shù)值模擬探索研究，討論了其低NOx排放效果。為電站鍋爐的磨煤機運行、三次風的設計以及