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1、國內(nèi)圖書分類號:TK224.1國際圖書分類號:621.18工學(xué)博士學(xué)位論文揮發(fā)分反應(yīng)特性和立體分級燃燒對NOx排放的影響博士研究生:張曉輝導(dǎo)師:孫紹增教授申請學(xué)位:工學(xué)博士學(xué)科、專業(yè):熱能工程所在單位:能源學(xué)院答辯日期:2008年6月授予學(xué)位單位:哈爾濱工業(yè)大學(xué)摘要I摘要結(jié)合我國目前經(jīng)濟發(fā)展及能源利用狀況,開發(fā)出具有低成本、高效、安全的燃燒法脫除NOx排放技術(shù)已成為控制污染物排放的一個重要目標。本文以此為出發(fā)點,對電站鍋爐燃煤過程中的N
2、O析出影響因素展開機理研究,并通過在不同負荷機組上進行工業(yè)驗證,開發(fā)出立體分級低NOx燃燒系統(tǒng)。首先對我國某高揮發(fā)分煙煤展開熱重—紅外光譜儀聯(lián)用(TGFTIR)機理試驗研究,采用CoastsRedfern積分法對熱解動力學(xué)參數(shù)進行求解,發(fā)現(xiàn)當n=1時其相關(guān)系數(shù)最佳,建立了升溫速率為20、40和80Kmin時的熱解動力學(xué)模型,動力學(xué)模型模擬結(jié)果與試驗結(jié)果吻合較好;同時,深入研究了熱解條件對揮發(fā)分析出產(chǎn)物及含量的影響,確定了在不同升溫速率下
3、的CH4、CO等主要析出產(chǎn)物及含氮化合物(NH3)占原煤的質(zhì)量份額。隨后,把熱重試驗結(jié)果,與FGDVC模型的計算結(jié)果進行對比,二者吻合較好,說明該熱解模型可以用于描述我國煙煤的熱解過程及產(chǎn)物。對真實燃燒條件下的揮發(fā)分組分及含量進行計算,采用GRI3.0反應(yīng)機理的PFR反應(yīng)器模型,對不同化學(xué)當量比下的燃料N生成NO的轉(zhuǎn)化率“CR”進行計算。發(fā)現(xiàn)隨著化學(xué)當量比的增加,NO轉(zhuǎn)化率逐漸降低。得出在燃燒法脫除NOx所采用的高化學(xué)當量比燃燒條件下,
4、NOx完全轉(zhuǎn)化達到穩(wěn)定需要較長時間,約為0.2s左右,并據(jù)此確定了對于高揮發(fā)分煙煤,為了達到降低NOx排放的目的,由主燃燒區(qū)至燃盡區(qū)的停留時間不能少于0.32s的結(jié)論。從而確立了面向電站鍋爐的立體分級燃燒系統(tǒng)方案。分別對中儲倉式和直吹式制粉系統(tǒng)鍋爐機組開展工業(yè)試驗研究,在保證機組穩(wěn)定運行基礎(chǔ)上,NOx排放濃度取得大幅度降低,其中50MW中儲倉式制粉系統(tǒng)鍋爐機組可將NOx排放量控制在450mgm3以下;對200MW直吹式制粉系統(tǒng)鍋爐機組進
5、行改造后,可將NOx排放量有效控制在350mgm3以下,最低可降至250mgm3左右,取得了巨大的經(jīng)濟及社會效益,從而在不同容量機組上驗證了前期機理研究方案的可靠性。最后,采用驗證后的模型和計算方法對不同容量機組上的燃燒及NOx排放進行模擬,采用結(jié)合FGDVC熱解模型的FLUENT后處理平臺,對NOx排放水平進行模擬計算,結(jié)果與試驗值吻合較好,驗證了模型的穩(wěn)定性和可靠性。為低NOx燃燒技術(shù)改造結(jié)果的預(yù)報奠定了模擬研究基礎(chǔ)。本研究工作對推
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