兰炭在流化床中燃烧特性研究

发布时间：2020-07-09 05:50

【摘要】：近年来我国对钢铁和电石等领域限制性政策,导致兰炭产业长期处于产量过剩状态,兰炭粉末积压严重,影响区域经济发展。兰炭作为煤气化的固体残留物,已经将煤中的硫、氯、磷、汞等有害成分进行定向脱除,因而兰炭资源具有成为清洁燃料的潜力。但是制备兰炭过程中,原煤挥发分大量析出,导致兰炭不易燃烧与燃尽,兰炭应用于工业煤粉炉与民用取暖炉效果较差。在上述背景下,本文展开对兰炭在流化床中燃烧特性研究。首先采用工业分析、元素分析、热重分析的试验方法,研究兰炭燃料特性、燃烧特性与失重特性,发现兰炭属于挥发分含量低、固定碳含量高的低硫低氮煤种,燃烧前期反应能力与燃烧稳定性介于褐煤与烟煤之间,燃尽特性接近于烟煤;同时采用Coats-Redfern法、Kissinger法与Flynn-Wall-Ozawa法求解反应动力学参数,得出兰炭燃烧最概然机理函数、指前因子与活化能。其次,搭建流化床热态试验台,研究不同燃烧温度、过量空气系数以及掺混比对兰炭燃烧排放特性的影响,结果发现:SO_2、NOx排放浓度随燃烧温度升高而升高,燃烧温度的提高对CO排放具有抑制作用;SO_2、NOx、CO排放浓度随过量空气系数增加总体呈上升趋势;掺烧褐煤导致NOx排放浓度下降,SO_2与CO排放浓度提高。最后,将兰炭末应用于14MW循环流化床锅炉,研究不同运行工况下,兰炭燃烧污染物排放规律,验证烟气再循环方法减少污染物排放的可行性,为兰炭在循环流化床锅炉的工业化应用打下坚实的基础。结果发现:烟气再循环可使SO_2、NOx排放浓度下降,CO排放浓度提高;烟气净化系统对污染物净化效果明显。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ534
【图文】：

燃料燃烧,氮氧化物,空气量,焦炭

图 3-4 焦炭 N 生成氮氧化物机理Ox是燃料燃烧空气量不足从而快速产生 NOx，其形密切相关。快速型 NOx 分为两个过程生成，第一个原子团与 N2发生反应生成类 CN 化合物，反应方程2CH N HCN N22C N 2CN3 2 2CH N HCN NH程由第一过程生成的类 CN 化合物或 N 原子等中间而生成 NO，反应方程式如下：HCN O NCO H2CN O NCO ONCO O NO COOx 是高温状态下 N2氧化生成的 NOx，由于热力型 1500℃，流化床温度无法到达，因而热力型 NOx 可炭燃烧 NOx 排放特性规律，进行不同燃烧温度、过

示意图,兰炭,试验炉,热水锅炉

图 4-1 兰炭燃烧工业试验炉25/130/70-H 型差速循环流化床热水锅炉主要技术SHF14-1.25/130/70-H 型差速循环流化床热水锅炉主要技锅炉参数单位数值额定热功率 MW 14额定出水压力 MPa 1.25额定出水温度 ℃ 130额定回水温度 ℃ 70热效率 % 86.5适用燃料 —— 褐煤、Ⅰ类烟煤、生水压测试压力 MPa 1.65形尺寸(长×宽×高) m 10.08×4.56×10兰炭燃烧工业试验炉示意图，兰炭经给料口送入炉

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膛 2 回料装置 3 给料口 4 风室 5 汽包 6 旋风分离器 7 8 高温空气预热器 9 低温空气预热器 10 尾部烟道图 4-2 兰炭燃烧工业试验台炉示意图前主要的燃烧设备，低倍率差速循环流化床燃烧技速床流化风速较快，将床料与燃料翻腾至低速床上，向高速床，进而形成独有的内循环过程，实现不同料在床层的停留时间，提高燃烧效率。环倍率低使得烟气中循环物料颗粒携带量减少，旋风同时由于烟气流速低的原因，有效控制埋管与水冷层面积较大使得密相区聚集大量高温床料，对于高水适应性很高，锅炉出力稳定。净化系统时可产生烟尘、SO、NOx 等污染物，因而烟气净化

【参考文献】