再燃煤粉著火特性及爐內(nèi)脫硝的實驗研究.pdf

1、能源消耗的全球性增長與化石能源的大量使用是造成全球環(huán)境污染的重要原因。我國是世界上最大的煤炭生產(chǎn)國和消費國，目前煤炭占我國能源總需求的75％左右，這樣的能源消費結(jié)構(gòu)在今后相當長時期內(nèi)不會有太大變化。煤炭在其開發(fā)與利用過程中帶來了嚴重的環(huán)境污染問題，影響著環(huán)境、氣候和人類的健康。火電廠燃煤產(chǎn)生的Nox是氮氧化物排放的主要來源。 為了解決電站鍋爐排放的Nox對環(huán)境的污染問題，多種控制Nox排放的技術(shù)應(yīng)運而生。煤粉再燃脫硝技術(shù)被公認為是

2、降低Nox排放的最有前景的技術(shù)之一，特別是超細煤粉再燃還原Nox效率高達50％-70％，已成為當前爐內(nèi)脫硝領(lǐng)域的研究熱點。超細煤粉再燃技術(shù)不僅有利于煤粉的燃盡，更主要的是超細煤粉表現(xiàn)出較常規(guī)煤粉“超?！钡倪€原活性，即Nox還原效率隨粒徑變化的依賴關(guān)系存在著明顯的突變性質(zhì)。本文認為再燃煤粉的著火狀態(tài)的變化是造成這一突變現(xiàn)象的根本原因。 本文主要采用實驗研究和理論分析的方法，在一維爐上對煤粉再燃脫硝過程及其主要影響因素進行了詳細的研

3、究，結(jié)合煤粉著火理論分析，合理地解釋了各種因素對煤粉著火以及脫硝效率的影響機理。研究成果將對煤粉再燃的高效脫硝具有重要的指導意義。 本文首先采用居里點裂解器和氣相色譜儀對煤粉的快速熱解特性進行了研究。實驗發(fā)現(xiàn)，煤粉的快速熱解失重主要發(fā)生在升溫階段，在各種揮發(fā)分組分中，焦油的釋放量均最大。煙煤氣態(tài)揮發(fā)分中碳氧化合物質(zhì)量分數(shù)較高，可作為理想的再燃燃料。煤粉快速熱解實驗及動力學參數(shù)計算，為建立煤粉顆粒群均相著火簡化模型提供了可靠的實驗

4、數(shù)據(jù)和基礎(chǔ)。 其次，本文建立了一維管式爐煤粉再燃實驗系統(tǒng)。在一維爐上，構(gòu)造低氧濃度的再燃條件，研究神木煙煤的均相著火特性，考察了氧濃度、煤粉粒徑等因素對著火溫度的影響。低氧濃度下煤粉均相著火呈現(xiàn)反應(yīng)不劇烈，不連續(xù)的特點，著火現(xiàn)象的觀察判斷比較困難。氧濃度對于煤粉均相著火的影響至關(guān)重要，氧濃度越低，煤粉均相著火溫度越高，延遲時間越長。煤粉粒徑對均相著火溫度的影響表現(xiàn)為均相著火溫度隨粒徑減小而增大，近似成線性關(guān)系。實驗研究對于煤粉著

5、火模型的建立和再燃脫硝實驗工作的開展提供了必要的指導。 最后，本文利用上述的一維熱態(tài)試驗系統(tǒng)，進行了煤粉再燃還原NO的實驗研究。通過大量的試驗，得出了煤粉細度、再燃溫度、過量空氣系數(shù)和停留時間等因素對再燃脫硝的影響趨勢，并在此基礎(chǔ)上總結(jié)歸納了煤粉再燃過程中均相著火、異相著火、均相還原和異相還原的復雜作用機理，利用著火理論對各因素的影響做出合理解釋，得到以下結(jié)論：在一定得粒徑范圍和較低的再燃溫度條件下，由于再燃煤粉著火狀態(tài)的變化，