再燃煤粉著火特性及爐內(nèi)脫硝的實(shí)驗(yàn)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(fèi)國，目前煤炭占我國能源總需求的75％左右，這樣的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)在今后相當(dāng)長時(shí)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(yán)重的環(huán)境污染問題，影響著環(huán)境、氣候和人類的健康?；痣姀S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(yùn)而生。煤粉再燃脫硝技術(shù)被公認(rèn)為是

2、降低Nox排放的最有前景的技術(shù)之一，特別是超細(xì)煤粉再燃還原Nox效率高達(dá)50％-70％，已成為當(dāng)前爐內(nèi)脫硝領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。超細(xì)煤粉再燃技術(shù)不僅有利于煤粉的燃盡，更主要的是超細(xì)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(rèn)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(shí)驗(yàn)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(jìn)行了詳細(xì)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(jī)理。研究成果將對煤粉再燃的高效脫硝具有重要的指導(dǎo)意義。 本文首先采用居里點(diǎn)裂解器和氣相色譜儀對煤粉的快速熱解特性進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)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?jǐn)?shù)較高，可作為理想的再燃燃料。煤粉快速熱解實(shí)驗(yàn)及動力學(xué)參數(shù)計(jì)算，為建立煤粉顆粒群均相著火簡化模型提供了可靠的實(shí)驗(yàn)

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(shí)驗(yàn)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(diǎn)，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(shí)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(shí)驗(yàn)研究對于煤粉著

5、火模型的建立和再燃脫硝實(shí)驗(yàn)工作的開展提供了必要的指導(dǎo)。 最后，本文利用上述的一維熱態(tài)試驗(yàn)系統(tǒng)，進(jìn)行了煤粉再燃還原NO的實(shí)驗(yàn)研究。通過大量的試驗(yàn)，得出了煤粉細(xì)度、再燃溫度、過量空氣系數(shù)和停留時(shí)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(fù)雜作用機(jī)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，