直流煤粉低NO-,x-燃燒和再燃技術(shù)的實(shí)驗(yàn)、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(diǎn)，隨著我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)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(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)期內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)大的變化。本文主要在國內(nèi)外學(xué)者研究的基礎(chǔ)上，對(duì)直流煤粉低NOx燃燒和再燃技術(shù)進(jìn)行有關(guān)實(shí)驗(yàn)、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(shí)踐。 通過熱重分析儀．紅外光譜儀聯(lián)用實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，應(yīng)用熱分析和化學(xué)動(dòng)力學(xué)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(duì)NO的析出有顯著變化，低氧條件有利于抑制NO的生成。運(yùn)用線性回歸的數(shù)學(xué)方法，獲得了不同氧濃度下兗州煙煤燃燒的表觀反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型。 利用固定床實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)研究了煤粉及其熱解產(chǎn)物對(duì)NO的還原作用；CO對(duì)NO的還原作用；煤種、氧量、溫度、煤粉細(xì)度等對(duì)NO還原作用的影響；水蒸汽對(duì)煤粉燃燒和還原NO的影響。在一維沉降爐試驗(yàn)臺(tái)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(duì)NO的極限還原角度，得出在煤粉再燃還原NO中，煙煤在反應(yīng)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(yīng)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(duì)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(duì)NO的還原貢獻(xiàn)更大。通過水蒸汽對(duì)煤粉燃燒和再燃的影響實(shí)驗(yàn)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(duì)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(yù)測(cè)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(jiǎn)化模型，分三個(gè)階段，煤粉著火準(zhǔn)備區(qū)、著火燃燒區(qū)、二次風(fēng)混入以后的燃盡區(qū)。主要通過建立方程組進(jìn)行數(shù)值求解分析，

5、討論了一次風(fēng)參數(shù)對(duì)低NOx著火燃燒的影響，提出了當(dāng)?shù)負(fù)]發(fā)分化學(xué)當(dāng)量比(LSRv)、著火虛擬溫度(VTI)以及判別低NOx著火的Gx數(shù)。對(duì)一次風(fēng)參數(shù)設(shè)計(jì)、一次風(fēng)與二次風(fēng)噴口間距的低NOx設(shè)計(jì)提供一定的參考。 針對(duì)要進(jìn)行低NOx再燃改造的一臺(tái)410t/h電站煤粉爐，首先數(shù)值模擬研究了在不同磨煤機(jī)運(yùn)行方式下爐內(nèi)的流動(dòng)、燃燒及污染物生成，分析了三次風(fēng)對(duì)NOx生成的影響，提出了三次風(fēng)分兩層布置的改造方案；然后對(duì)再燃風(fēng)噴口不同位置的幾種再燃

6、方案進(jìn)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(shí)施再燃改造，獲得改造實(shí)際脫硝率47.66％，實(shí)際改造運(yùn)行值和模擬值基本吻合，分析了再燃區(qū)間的大小對(duì)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(dāng)再燃風(fēng)噴口位置低到受主燃區(qū)干擾時(shí)雖然對(duì)燃盡有利，但是對(duì)脫硝率有不利傾向；最后對(duì)進(jìn)一步改進(jìn)的一再燃改造方案進(jìn)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(jī)運(yùn)行、三次風(fēng)的設(shè)計(jì)以及