670MW机组锅炉生物质与煤混燃的氮氧化物控制研究

发布时间：2020-06-11 17:19

【摘要】：生物质的燃烧过程能够实现具有生态意义的碳的零排放,是理想的替代煤炭等化石燃料的选择。在大型电站锅炉上进行生物质与煤粉的混燃是目前的研究热点之一。本文以一台670MW煤粉锅炉为研究对象,应用数值模拟计算的方法,研究了生物质及生物质气化气作为混合燃料耦合煤粉燃烧过程,考察了生物质燃料喷入位置、颗粒粒径、气体再燃等因素对于燃烧过程及氮氧化物的影响。本文首先采用数值模拟方法并结合锅炉实际运行数据,分析了锅炉的原始工况下的燃烧过程,发现存在着氮氧化物排放偏高以及水冷壁高温腐蚀等问题。不改变其余喷口负荷的前提下,进行掺烧比例为11%生物质燃料的模拟计算,对生物质喷入的位置和生物质粒径等参数变化的影响进行了深入研究。研究结果表明,生物质替换下层煤粉燃料后,炉膛下部整体温度下降,而且有降低NOx排放的作用,不过会导致燃尽位置的后移,可能引起过热器超温等问题。同时比较了生物质燃料分别替换第一层一次风喷口和第二层一次风喷口的煤粉燃料的情形,由于参与燃烧的时间更早,释放的挥发分等还原作用的成分会更早,因此第一层的工况降低NOx排放的效果会更好。接着研究生物质粒径的影响,考察了颗粒粒径分别为0.5mm、1mm、2mm的情形,生物质颗粒从2mm变化到1mm时,粒径变化的影响不大,但是从1mm变化到0.5mm后,氮氧化物排放有明显下降。为了对比生物质和生物质气化气的区别,将同种生物质气化后送入炉膛。研究表明更换气体燃料后,炉膛下部的整体温度下降更明显,NOx排放也有所降低。同样的,在对比了生物质气替换下层不同喷口煤粉燃料的数据后,结论与生物质的一样。最后,利用生物质气进行再燃的数值模拟研究。对比前面的模拟数据,生物质气再燃降低NOx排放效果非常明显,从原始的612 mg/Nm~3可以降低到402 mg/Nm~3,降幅约为34%,可以认为生物质气再燃是降低NOx排放效果最好的方案。本文的研究方法与结论对于大型燃煤锅炉生物质与煤混燃的研究和应用具有一定的现实参考意义。
【图文】：

曲线变化,发电量,全球,可再生能源

华中科技大学硕士学位论文1 绪论.1 课题研究背景与意义.1.1 中国能源结构与煤炭利用为了应对全球气候变化，在不破坏生态环境的同时，又满足人类可持续发展的，生物质能等可再生能源的利用受到了越来越多的关注。如图 1-1，是近年来全电量中不同燃料占比曲线变化图，可以看到全球生物质等可再生能源用于发电的逐步提高，煤电等呈现下降趋势。

生物质,掺混比例,污染物排放,混燃

图 1-2 不同生物质掺混比例下的污染物排放[29]数生物质含水量较大，如果对生物质进行一定的处理，就能更好地利用ings 等[30]对松木分别采取了三种不同的处理方式后与煤在实验尺度下混始未处理，经过烘焙处理以及热解得到的生物质焦。实验结果表明，三方式的生物质混燃的气相污染和飞灰含碳量无较大差异，但是生物质焦为 20%，也不会有明显的积灰问题，，而其他处理方式的最大比例为 10%左[31]在实验室尺度的电热沉降炉中进行生物质混燃的实验，选用的生物质稻壳。实验结果表明了煤无论是与未处理的生物质还是经过烘焙处理的低 SO2和 NOx 的排放，并且低于通过简单线性插值计算的单独两种燃但经过烘焙处理后生物质混燃的 SO2排放会更低，而 NOx 会略高。生理和烘焙处理的混燃时的表现存在差异的原因吸引学者们进行更深入dhike 等[32]利用数值模拟软件来研究，研究后发现未进行烘焙处理的生物时间更早，因此火焰分布更分散，以及更多的 NO 生成。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM621.2

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