MILD-OCC燃烧火焰中NO_x生成及排放特征研究

发布时间：2020-08-08 14:02

【摘要】：基于煤炭在国内外的能源结构中占据着重要地位,它作为重要的化石燃料不断开采,大量使用造成能源短缺。目前,能源短缺也已经成为本国关心的问题,因为煤炭燃烧会产生大量污染物如CO_2、NOx等可见的严重影响在生态环境方面。因此为了达到化石燃料的洁净燃烧、高效率利用以及低污染物排放的效果,专家们不断寻求和开发新型燃烧技术,俨然已经成为火电燃烧的研究热点。火电厂排放标准除了SOx、CO_2污染物排放受到限制外,NOx如今经过研究发现它作为另一重要影响因素制约着电力发展和环境污染。通过对文献的学习及前期的大量调研发现有学者提出低氧稀释氧煤燃烧(MILD-OCC)新型燃烧方式,研究表明此燃烧方式是一种与传统燃烧方式不同的思路与设计,MILD-OCC燃烧装置结合传统方式,在传统方式创新下的一种结合技术,MILD-OCC燃烧技术具有高温度均匀性、CO_2富集及低NOx减排潜力。本文通过自行设计新型Hencken型燃烧器燃烧煤粉,燃烧过程中采用的是甲烷作为助燃剂,空气作为氧化剂的混合氛围下燃烧煤粉产生烟气。在不同空燃比的条件下获取MILD-OCC火焰烟气气体温度分布,进而确定最优空燃比,实验确定空燃比(单位质量燃料燃烧所需要的空气质量)为30时观察它的火焰扩散情况及温度分布达到MILD-OCC燃烧状态。在空燃比为30时通过划分网格的采样方式在径向(距离火焰中心的横向距离)离中心火焰距离5mm、15mm、25mm,轴向(距离火焰中心高度)距离中心火焰10mm、20mm、30mm、40mm、50mm下进行采样,对于采样检测系统的选定是通过多种方法比较选出,确定采用《固定污染源排气中氮氧化物的测定-紫外分光光度法》方法。前者对样品烟气进行吸收法采样,而后采用分光光度计检测NOx的浓度,揭示MILD-OCC燃烧技术中NOx生成机理及排放特性。实验研究表明MILD-OCC燃烧方式下氮氧化物的生成与温度至关重要,通过热电偶进行温度测量,发现整个炉膛温度差值在50℃左右波动,符合MILD-OCC燃烧下温度均匀的特性。根据浓度排放曲线研究发现MILD-OCC方式燃烧煤粉情况下NOx的排放浓度在50-165mg/m~3,而无煤粉燃烧的排放浓度在95-135 mg/m~3。比较其他低NOx燃烧方式来说此方法的排放浓度大幅降低。随着采样高度的不同,浓度随着高度的增加呈现先增后降的趋势,说明氮氧化物的燃烧挥发分析出需要一定的时间。已经生成的氮氧化物还会与挥发分中其他有机物发生还原反应降低了排放量。总结众多学者对氮氧化物生成机理的研究结合本实验研究数据发现本文研究的MILD-OCC燃烧方式下氮氧化物的生成机理为热力型。
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X773
【图文】：

图 2-1 燃烧器设计图 图 2-2 燃烧器实物图搭建好燃烧器后开始对其进行调试，由上述文献可知 MILD 燃烧火焰锋面稳定或无锋面，且与工况当量比有关，所以通过对燃烧器的不断调试，起初因为密封不严密导致火焰不稳定，因为整流效果不好导致火焰分布不均匀，此时燃烧器出口的火焰形状如图 2-3 a）所示。各个小的扩散火焰是分离的，部分毛细不锈钢管上方没有火焰现象。而对于氮氧化物的研究非常重要的一个参数就是温度，通过重新密封管道及与锅炉的缝隙，不断的完善内部结构，最终得到的均匀的火焰形状，如图 2-3 b）所示。每根毛细不锈钢管上方均有大小一致的火焰，因为有甲烷的通入会引起燃烧器上方形成似有似无的锋面。

图 2-1 燃烧器设计图 图 2-2 燃烧器实物图搭建好燃烧器后开始对其进行调试，由上述文献可知 MILD 燃烧火焰锋面稳定或无锋面，且与工况当量比有关，所以通过对燃烧器的不断调试，起初因为密封不严密导致火焰不稳定，因为整流效果不好导致火焰分布不均匀，此时燃烧器出口的火焰形状如图 2-3 a）所示。各个小的扩散火焰是分离的，部分毛细不锈钢管上方没有火焰现象。而对于氮氧化物的研究非常重要的一个参数就是温度，通过重新密封管道及与锅炉的缝隙，不断的完善内部结构，最终得到的均匀的火焰形状，如图 2-3 b）所示。每根毛细不锈钢管上方均有大小一致的火焰，因为有甲烷的通入会引起燃烧器上方形成似有似无的锋面。

灰样

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 许永;宋文涛;;氮氧化物(NO_x)治理技术研究[J];矿冶;2017年01期

2 郭晓鑫;葛维晶;关娇;王海良;李国栋;;我国典型进口轻型柴油车型NO_x排放特性研究[J];小型内燃机与车辆技术;2017年01期

3 高建强;陈元金;袁宏伟;李德波;;660MW机组超超临界锅炉运行中NO_X调整试验分析[J];浙江电力;2017年04期

4 魏粉利;;玻璃熔窑NO_x浓度对比分析及调整方法[J];玻璃;2017年06期

5 吴锦;;链条炉排锅炉低NO_x燃烧改造试验[J];工业锅炉;2017年03期

6 杨仁广;尹丽萍;郑旺;郭腾云;;水泥生料对燃料型NO_x生成的影响[J];河南建材;2017年03期

7 赵恩录;张文玲;王志平;;低NO_x排放玻璃熔窑纯氧助燃技术[J];玻璃;2017年08期

8 张坤悦;高晓丽;齐砚勇;高锋;;低NO_x燃烧器的研究进展与趋势[J];中国建材科技;2014年05期

9 刘寅童;薛忠业;胡敏彰;邓俊;李理光;;可控自燃工况离子电流信号与NO_x排放相关性[J];内燃机学报;2014年06期

10 王珏;;国内外火力发电厂NO_x控制措施及治理研究现状[J];科技创新与应用;2015年36期

相关会议论文 前10条

1 黄步松;;船用柴油机NO_x排放控制技术[A];2009年苏浙闽沪航海学术研讨论文集[C];2009年

2 陈聪;郭凤霞;;中国地区闪电和对流层上部NO_X的时空分布特征及其相关性分析[A];第28届中国气象学会年会——S13雷电物理、监测预警和防护[C];2011年

3 黄锐;刘显斌;席文昌;袁鹏;刘伟;成丹;邓巧莲;;烧结烟气NO_x净化技术进展[A];2011中国环境科学学会学术年会论文集（第二卷）[C];2011年

4 虞华生;;优化配风,降低NO_X排放[A];全国火电大机组（300MW级）竞赛第37届年会论文集[C];2008年

5 董英莉;徐英明;张现发;程晓丽;霍丽华;;氧化铁复合石墨烯材料的制备及室温下对NO_x气敏传感研究[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第05分会：无机化学[C];2014年

6 黄连中;孙培廷;李斌;;船舶柴油机NO_x排放的计算方法研究[A];中国航海学会船舶机电专业委员会2000年度学术报告会论文集[C];2000年

7 魏士新;陈长新;蔡成伟;吴学其;张杰;;氨选择性催化还原NO_x的研究[A];中国化工学会2003年石油化工学术年会论文集[C];2003年

8 苗锐;;循环流化床锅炉脱硫及NO_X控制的分析[A];全国煤电节能减排升级与改造技术交流研讨会论文集[C];2015年

9 苗锐;;循环流化床锅炉脱硫及NO_X控制的分析[A];第四届热电联产节能降耗新技术研讨会论文集（上册）[C];2015年

10 李亮;胡筱敏;董怡华;;我国火电行业NO_x排放现状及烟气脱氮技术发展[A];中国环境保护优秀论文集（2005）（下册）[C];2005年

相关博士学位论文 前10条

1 刘吉;煤热解生成NO_x污染物前驱体的机理研究[D];华北电力大学(北京);2019年

2 殷仁豪;生活垃圾气化产气燃烧过程中二VA英和NO_x协同控制的实验研究[D];上海交通大学;2017年

3 薛韩玲;燃煤烟气中NO_x光催化治理研究[D];西安科技大学;2006年

4 杨玉;大型电站锅炉低NO_x煤粉旋流燃烧器流动和燃烧的研究[D];浙江大学;2015年

5 李涵;新型填料生物滴滤塔脱除NO_x的性能及胞外聚合物研究[D];华南理工大学;2016年

6 王兴权;介质阻挡放电降解甲基紫废水及尾气中NO_x的光谱分析及机理研究[D];长春理工大学;2010年

7 刘子豪;铁矿石烧结过程中料层高温区流动阻力影响因素及NO_x排放特点的研究[D];浙江大学;2015年

8 巩志强;低阶煤热解半焦的燃烧特性和NO_x排放特性试验研究[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2016年

9 王俊;无烟煤粉循环流化床预热燃烧和NO_x生成试验研究[D];中国科学院研究生院（工程热物理研究所）;2011年

10 刘楠;生物还原耦合化学吸收处理烟气中NO_x的关键因素及作用机制[D];浙江大学;2012年

相关硕士学位论文 前10条

1 李喜妹;MILD-OCC燃烧火焰中NO_x生成及排放特征研究[D];华北电力大学;2019年

2 何文杰;Bi单质基复合光催化剂的制备及其光催化净化NO_x的机理研究[D];重庆工商大学;2019年

3 杨X;火电机组烟气脱硝系统入口NO_x浓度动态估计研究[D];华北电力大学;2019年

4 王红;绝缘体基异质结的构建及光催化净化NO_X的反应机理[D];重庆工商大学;2019年

5 孙东晗;空气加湿型烟气冷凝余热回收与NO_X净化系统实验研究[D];北京建筑大学;2019年

6 陈影;ZrO_2基NO_x传感器制备工艺及温度特性研究[D];武汉科技大学;2019年

7 刘坤;金属改性分子筛对NO_x催化还原性能研究[D];安庆师范大学;2018年

8 刘烨鸣;高浓度CO_2燃烧条件下NO_x转化机理的研究[D];扬州大学;2018年

9 仝通通;焦炉烟气外循环对NO_x生成影响的研究[D];安徽工业大学;2018年

10 黄乾坤;低NO_X排放轻型车用柴油机喷油策略与EGR协同优化研究[D];江苏大学;2018年

本文编号：2785662