煤粉工業(yè)鍋爐低NOx技術數(shù)值模擬與實驗研究.pdf

1、我國霧霾等環(huán)境污染問題日益突出，氮氧化物是主要污染物之一。中小型燃煤工業(yè)鍋爐是我國除電站鍋爐外的主要用煤裝備，年煤炭消耗量超過6億噸，但是普遍存在污染物排放不達標、效率低下等問題。深入研究適合工業(yè)鍋爐的低氮技術，降低氮氧化物排放濃度，達到國家標準，對煤粉工業(yè)鍋爐系統(tǒng)的完善和發(fā)展具有重大意義。
　　適合工業(yè)鍋爐的低氮技術主要包括空氣分級低氮燃燒技術、煙氣再循環(huán)低氮燃燒技術以及選擇性非催化還原技術。本文以20t/h和30t/h煤粉工業(yè)

2、鍋爐系統(tǒng)為研究對象，對上述幾種技術進行數(shù)值模擬及實驗研究，提出SNCR聯(lián)合空氣分級技術方案并進行實驗驗證，得到的結(jié)論分為以下三個部分：
　?。?）為考察空氣分級對煤粉工業(yè)鍋爐氮氧化物排放及爐內(nèi)燃燒過程的影響，本文對20t/h煤粉雙鍋筒室燃工業(yè)鍋爐進行研究。通過數(shù)值模擬考察爐內(nèi)溫度、O2及NOx濃度分布變化；實驗研究采用基礎工況和空氣分級燃燒的對比實驗，考察空氣分級效果，分析各因素對NOx的影響，并研究CO與NOx的排放規(guī)律。結(jié)果表

3、明：數(shù)值模擬結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)基本吻合，分級燃燒在一級燃燒區(qū)生成還原氣體，且增大了火焰尺寸使溫度更加均勻，降低氮氧化物的排放；低負荷時可減少氮氧化物比例約15％~35%，高負荷時可減少氮氧化物比例20%左右。空氣分級形成的還原性氣氛會帶來結(jié)渣問題，在降低NOx的同時應保證CO排放在合理區(qū)間。高負荷運行控制α和α1為1.2、0.8時，結(jié)渣較少，CO排放低于200mg/m3，NOx減排比例為25%。
　?。?）為考察煙氣再循環(huán)對煤粉工業(yè)鍋

4、爐氮氧化物排放及爐內(nèi)燃燒過程的影響，本文對30t/h煤粉雙鍋筒室燃工業(yè)鍋爐進行研究。采用數(shù)值模擬和實驗研究，考察煙氣再循環(huán)的低氮效果，分析煙氣循環(huán)倍率對NOx排放濃度的影響，并研究循環(huán)倍率對爐膛溫度、排煙溫度等爐況的影響規(guī)律。結(jié)果表明：循環(huán)煙氣通入爐內(nèi)，火焰尺寸增大，溫度更加均勻，減少了氮氧化物的排放濃度；同時隨著循環(huán)煙氣量的增加，排煙溫度逐漸升高，蒸汽流量逐漸降低；當煙氣循環(huán)倍率為20%時，NOx減排比例為17%。
　?。?）為

5、進一步控制氮氧化物的排放濃度，對20t/h煤粉雙鍋筒室燃工業(yè)鍋爐進行 SNCR實驗研究。實驗分析溫度分布、NH3停留時間及氨氮比等因素對NOx排放濃度的影響規(guī)律。結(jié)果表明：爐膛中部處在NH3對NOx還原的溫度窗口（800~1100℃）內(nèi)，尿素從爐膛中間噴入爐內(nèi)，停留時間大約為1s，有充足的時間在溫度窗口內(nèi)反應。氨氮摩爾比為1.8時可減少NOx58%。
　　最后，對20t/h煤粉工業(yè)鍋爐提出低NOx技術組合方案，分別控制α、α1和氨