超低挥发分碳基燃料预热燃烧特性及污染物控制试验研究

发布时间：2020-05-15 08:48

【摘要】：低阶煤热解或气化的副产品半焦、残炭属于“超低挥发分碳基燃料”,通常挥发分含量小于8%,远低于常规煤炭所含挥发分。采用传统技术燃烧这些燃料时,会遇到着火点高、燃尽困难、NOx排放高等问题。本文将以神木半焦和气化残炭为主要研究对象,在30 kW循环流化床预热燃烧试验台上采用不同型式和不同运行参数的高温燃料喷口,研究了超低挥发分碳基燃料的预热燃烧特性及污染物的排放控制特性。论文研究了超低挥发分碳基燃料经高温预热后的燃料特性变化;分析了配风方式、二次风射流方式、位置等操作因素对超低挥发分碳基燃料预热燃烧特性和NOx排放特性的影响;研究了预热燃烧器中添加石灰石对SO2排放的影响。热解半焦和气化残炭在预热燃烧过程中,燃料预热阶段气化残炭和神木半焦的挥发分转化率分别为63.4%和78.4%;固定碳的转化率分别为40.3%和47.7%,神木半焦燃料中有3 6.2%的煤氮发生了转化。针对同轴射流喷口的研究表明:改变内、外二次风配比,燃烧室沿程温度变化趋势基本一致,且对NOx排放带来影响规律也基本一致。可用总二次风风量来作为试验中的参考因素,在总二次风风量当量比为0.5左右时,能有效减少NOx的排放。燃烧室顶部温度变化与二次风流通面积变化有关,两者变化幅度相同。还原区长度过短会造成燃烧室顶部温度剧烈下降。还原区长度为500 mm时,NOx排放最低,达到110 mg/m3(6%02)。同时分级燃烧技术能有效降低NOx排放,减排幅度在57%以上。针对外扩型喷口的研究表明:采用直射流比采用30°偏角的斜射流NOx排放更低。NOx排放浓度分别为99.7 mg/m3(6%O2)与 152.3 mg/m3(6%02)。高温燃料喷口加装钝体试验,燃烧室顶部温度比不加钝体时的顶部温度高了200℃左右,可使燃烧室顶部升温速率加快约43%左右,但是对NOx排放并没有明显的影响。针对气化残炭进行的预热过程添加石灰石脱硫试验研究表明:当Ca/S摩尔比分别为0、1和2时,燃烧烟气中SO2排放分别为1428、1167和676 mg/m3,通过在预热燃烧器中添加石灰石能有效降低燃烧烟气中SO2排放浓度,且随着Ca/S摩尔比的增加,脱硫效率增加。
【图文】：

示意图,锅炉结构,火焰,示意图

超低挥发分碳基燃料预热燃烧特性及污染物控制试验研宄间煤氮转化迁移造成直接影响。国内外还使用Ｗ型烧技术等多种方式，对无烟煤的燃烧问题进行解决。炉膛燃烧技术［２２］，使用的实验器材一一Ｗ型火焰锅要大出上部燃烧室８０％￣１２０％。其炉顶拱使用前后突有煤粉喷嘴，喷射过程是向下进行的。若是煤粉气流次风，则会偏折向上方，从而会形成Ｗ型火焰［２３］。逡逑

示意图,示意图,煤粉,火焰行程

＾＼＼＼邋Ｍ．＾二次风逡逑转气涞逡逑图１－１邋Ｗ型火焰锅炉结构示意图［２３］逡逑Ｆｉｇ邋１－１．邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｏｆ邋Ｗ邋ｔｙｐｅ邋ｆｌａｍｅ邋ｂｏｉｌｅｒ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ逡逑四角切圆燃烧技术［２４］是当前电站锅炉中最广泛应用，同时已经非常成熟的一逡逑种技术。在此过程中，煤粉燃烧器将被设计于炉膛四个角落，出口气流都会朝着逡逑炉膛核心形成一个虚拟圆（见下图）。各角内设计的燃烧器配设出煤粉，随后会逡逑感受到源于上游邻角温度很高猛烈燃烧的火焰加热、冲击，就会立刻燃烧。考虑逡逑到炉内烟气逐步转动提升，火焰行程较长，因此煤粉能够更长时间停留，因此有逡逑利于充分燃尽煤粉。但国内一些电厂采用四角切圆燃烧锅炉燃用无烟煤时燃烧状逡逑况并不理想［２５］，有的锅炉燃烧不稳定，用卫燃带改善燃烧稳定性时又易使锅炉结逡逑焦［２６］。逡逑４逡逑
【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X701

【相似文献】