本文主要研究内容
作者朱书骏（2019）在《煤/半焦富氧预热燃烧特性及NO_x排放特性试验研究》一文中研究指出：我国以煤炭为主的能源禀赋决定了煤炭的基础能源地位。煤炭能源的主要利用方式是燃烧发电,其燃烧发电量在总发电量的占比超过65%。同时,通过燃烧发电方式实现煤炭热解产生的半焦的高效利用,是低阶煤梯级利用的关键环节。在燃烧过程中产生的氮氧化物(NOx)由于其化学性质不稳定且化学反应过程复杂等因素,很难得到有效的控制。高浓度的NOx会引起一系列的大气污染问题,包括光化学烟雾、酸雨和温度效应等问题,同时也是雾霾的主要成分之一。并且NOx会引起人体肺部疾病,是一种十分有害的气体。需要注意的是,在中国,70%的NOx来源于煤炭燃烧。因此,有效控制煤炭和半焦燃烧过程中的NOx排放势在必行。煤炭的富氧(O2/CO2)燃烧技术可以降低NOx的排放量,且易于分离回收烟气中高浓度的二氧化碳(CO2)。本论文将在基于循环流化床预热燃烧技术的研究基础上,进一步研究煤/半焦富氧气氛下的燃烧特性和NOx排放特性。并且利用该技术实现固体燃料的MILD(Moderate and Intense Low-oxygen Dilution)燃烧,为煤炭燃烧的超低NOx工程应用提供理论基础。主要研究工作及结论如下:(1)空气气氛中煤/半焦均可实现稳定的预热燃烧过程。在预热过程中,燃料碳部分转化为可燃碳基气体,部分与氧气燃烧反应放热维持循环流化床的温度。高温预热煤气成分主要包括N2、CO2、CO、H2和CH4。在预热过程中氮元素的释放率超过50%,这表明预热过程和燃烧过程的燃料氮迁移转化路径对于NOx排放都十分重要。循环流化床内的强还原性气氛使得更少的燃料氮流入下行燃烧室内,有助于实现低的NOx排放。并且可以通过改变二次风喷口结构和将燃尽风配风位置远离喷口的方式来继续降低NOx,烟煤和半焦的NOx排放可低至15 1 mg/m3(@6%O2)和140 mg/m3(@6%O2),同时保持高的燃烧效率(高于96%)。(2)富氧空气(O2/N2)气氛中氧气浓度对于煤/半焦预热特性的影响规律表明,在保证各级配风氧气体积流率不变的前提下,增加一次风的氧气浓度,可以增加循环流化床的温度和燃料颗粒的反应停留时间,最终增强循环流化床内的还原性气氛。同时,预热过程中燃料氮被还原成氮气的比例随之增加。对比空气燃烧工况,当循环流化床内的局部氧气浓度升高时,NO排放量大幅度地降低。然而,随着下行燃烧室内的氧气浓度升高,NO排放量会升高。当同时增加循环流化床和下行燃烧室内的氧气浓度时,NO的排放量仍然会低于空气工况。燃料燃烧效率的变化趋势与温度的变化趋势一致。当二次风氧气比例增加和将燃尽风配风位置下移或由单层配风转变为双层配风时,NO排放量下降。(3)富氧(O2/CO2)气氛中基于循环流化床预热技术采用中心位置的二次风喷口可以实现半焦和烟煤的MILD燃烧。这种气固混合模式表明,固体燃料MILD燃烧的本质是颗粒燃烧反应分散到反应器中的整个低氧空间,其中在O2/CO2气氛下更容易建立焦炭的MILD燃烧。在MILD燃烧工况下,焦炭燃烧无明显的火焰锋面,温度分布均匀并可以保持高的燃烧效率,进而实现了煤/半焦的清洁和高效燃烧。半焦MILD燃烧时,与有焰燃烧相比,NO排放量可减少50%。而烟煤富氧预热燃烧时,预热煤气中较高浓度的CO,H2和CH4已经促使燃烧室燃烧器出口附近还原气氛增强,此时建立MILD燃烧对增强还原气氛的效果变弱。因此,烟煤MILD燃烧时NO排放量几乎不变。在固体燃料MILD燃烧条件下,通过合理安排燃尽风位置可使还原区域扩大,可进一步减少NO排放。(4)氧气分级配风方式对于煤/半焦预热燃烧时NO排放的影响研究表明,随着一次风氧气浓度的增加,预热温度升高,燃料中各组分释放率增加,其中氮元素的释放率高于0.40(40%)。随着一次风氧气浓度的增加,燃料氮被还原成氮气的比例增加,达到30.0%以上。CO和H2浓度随着一次风氧气浓度的增加而增加,此变化有利于下行燃烧室燃料的稳定燃烧。此外,增加一次风和二次风的氧气浓度以及降低燃尽风的氧气浓度都可以减少NO的排放。烟煤和半焦的NOx排放可低至30.2 mg/MJ和26.8 mg/MJ。可见,采取合理氧气分级配风方式的富氧MILD预热燃烧技术,可以实现固体燃料的清洁高效燃烧。
Abstract
wo guo yi mei tan wei zhu de neng yuan bing fu jue ding le mei tan de ji chu neng yuan de wei 。mei tan neng yuan de zhu yao li yong fang shi shi ran shao fa dian ,ji ran shao fa dian liang zai zong fa dian liang de zhan bi chao guo 65%。tong shi ,tong guo ran shao fa dian fang shi shi xian mei tan re jie chan sheng de ban jiao de gao xiao li yong ,shi di jie mei ti ji li yong de guan jian huan jie 。zai ran shao guo cheng zhong chan sheng de dan yang hua wu (NOx)you yu ji hua xue xing zhi bu wen ding ju hua xue fan ying guo cheng fu za deng yin su ,hen nan de dao you xiao de kong zhi 。gao nong du de NOxhui yin qi yi ji lie de da qi wu ran wen ti ,bao gua guang hua xue yan wu 、suan yu he wen du xiao ying deng wen ti ,tong shi ye shi wu mai de zhu yao cheng fen zhi yi 。bing ju NOxhui yin qi ren ti fei bu ji bing ,shi yi chong shi fen you hai de qi ti 。xu yao zhu yi de shi ,zai zhong guo ,70%de NOxlai yuan yu mei tan ran shao 。yin ci ,you xiao kong zhi mei tan he ban jiao ran shao guo cheng zhong de NOxpai fang shi zai bi hang 。mei tan de fu yang (O2/CO2)ran shao ji shu ke yi jiang di NOxde pai fang liang ,ju yi yu fen li hui shou yan qi zhong gao nong du de er yang hua tan (CO2)。ben lun wen jiang zai ji yu xun huan liu hua chuang yu re ran shao ji shu de yan jiu ji chu shang ,jin yi bu yan jiu mei /ban jiao fu yang qi fen xia de ran shao te xing he NOxpai fang te xing 。bing ju li yong gai ji shu shi xian gu ti ran liao de MILD(Moderate and Intense Low-oxygen Dilution)ran shao ,wei mei tan ran shao de chao di NOxgong cheng ying yong di gong li lun ji chu 。zhu yao yan jiu gong zuo ji jie lun ru xia :(1)kong qi qi fen zhong mei /ban jiao jun ke shi xian wen ding de yu re ran shao guo cheng 。zai yu re guo cheng zhong ,ran liao tan bu fen zhuai hua wei ke ran tan ji qi ti ,bu fen yu yang qi ran shao fan ying fang re wei chi xun huan liu hua chuang de wen du 。gao wen yu re mei qi cheng fen zhu yao bao gua N2、CO2、CO、H2he CH4。zai yu re guo cheng zhong dan yuan su de shi fang lv chao guo 50%,zhe biao ming yu re guo cheng he ran shao guo cheng de ran liao dan qian yi zhuai hua lu jing dui yu NOxpai fang dou shi fen chong yao 。xun huan liu hua chuang nei de jiang hai yuan xing qi fen shi de geng shao de ran liao dan liu ru xia hang ran shao shi nei ,you zhu yu shi xian di de NOxpai fang 。bing ju ke yi tong guo gai bian er ci feng pen kou jie gou he jiang ran jin feng pei feng wei zhi yuan li pen kou de fang shi lai ji xu jiang di NOx,yan mei he ban jiao de NOxpai fang ke di zhi 15 1 mg/m3(@6%O2)he 140 mg/m3(@6%O2),tong shi bao chi gao de ran shao xiao lv (gao yu 96%)。(2)fu yang kong qi (O2/N2)qi fen zhong yang qi nong du dui yu mei /ban jiao yu re te xing de ying xiang gui lv biao ming ,zai bao zheng ge ji pei feng yang qi ti ji liu lv bu bian de qian di xia ,zeng jia yi ci feng de yang qi nong du ,ke yi zeng jia xun huan liu hua chuang de wen du he ran liao ke li de fan ying ting liu shi jian ,zui zhong zeng jiang xun huan liu hua chuang nei de hai yuan xing qi fen 。tong shi ,yu re guo cheng zhong ran liao dan bei hai yuan cheng dan qi de bi li sui zhi zeng jia 。dui bi kong qi ran shao gong kuang ,dang xun huan liu hua chuang nei de ju bu yang qi nong du sheng gao shi ,NOpai fang liang da fu du de jiang di 。ran er ,sui zhao xia hang ran shao shi nei de yang qi nong du sheng gao ,NOpai fang liang hui sheng gao 。dang tong shi zeng jia xun huan liu hua chuang he xia hang ran shao shi nei de yang qi nong du shi ,NOde pai fang liang reng ran hui di yu kong qi gong kuang 。ran liao ran shao xiao lv de bian hua qu shi yu wen du de bian hua qu shi yi zhi 。dang er ci feng yang qi bi li zeng jia he jiang ran jin feng pei feng wei zhi xia yi huo you chan ceng pei feng zhuai bian wei shuang ceng pei feng shi ,NOpai fang liang xia jiang 。(3)fu yang (O2/CO2)qi fen zhong ji yu xun huan liu hua chuang yu re ji shu cai yong zhong xin wei zhi de er ci feng pen kou ke yi shi xian ban jiao he yan mei de MILDran shao 。zhe chong qi gu hun ge mo shi biao ming ,gu ti ran liao MILDran shao de ben zhi shi ke li ran shao fan ying fen san dao fan ying qi zhong de zheng ge di yang kong jian ,ji zhong zai O2/CO2qi fen xia geng rong yi jian li jiao tan de MILDran shao 。zai MILDran shao gong kuang xia ,jiao tan ran shao mo ming xian de huo yan feng mian ,wen du fen bu jun yun bing ke yi bao chi gao de ran shao xiao lv ,jin er shi xian le mei /ban jiao de qing jie he gao xiao ran shao 。ban jiao MILDran shao shi ,yu you yan ran shao xiang bi ,NOpai fang liang ke jian shao 50%。er yan mei fu yang yu re ran shao shi ,yu re mei qi zhong jiao gao nong du de CO,H2he CH4yi jing cu shi ran shao shi ran shao qi chu kou fu jin hai yuan qi fen zeng jiang ,ci shi jian li MILDran shao dui zeng jiang hai yuan qi fen de xiao guo bian ruo 。yin ci ,yan mei MILDran shao shi NOpai fang liang ji hu bu bian 。zai gu ti ran liao MILDran shao tiao jian xia ,tong guo ge li an pai ran jin feng wei zhi ke shi hai yuan ou yu kuo da ,ke jin yi bu jian shao NOpai fang 。(4)yang qi fen ji pei feng fang shi dui yu mei /ban jiao yu re ran shao shi NOpai fang de ying xiang yan jiu biao ming ,sui zhao yi ci feng yang qi nong du de zeng jia ,yu re wen du sheng gao ,ran liao zhong ge zu fen shi fang lv zeng jia ,ji zhong dan yuan su de shi fang lv gao yu 0.40(40%)。sui zhao yi ci feng yang qi nong du de zeng jia ,ran liao dan bei hai yuan cheng dan qi de bi li zeng jia ,da dao 30.0%yi shang 。COhe H2nong du sui zhao yi ci feng yang qi nong du de zeng jia er zeng jia ,ci bian hua you li yu xia hang ran shao shi ran liao de wen ding ran shao 。ci wai ,zeng jia yi ci feng he er ci feng de yang qi nong du yi ji jiang di ran jin feng de yang qi nong du dou ke yi jian shao NOde pai fang 。yan mei he ban jiao de NOxpai fang ke di zhi 30.2 mg/MJhe 26.8 mg/MJ。ke jian ,cai qu ge li yang qi fen ji pei feng fang shi de fu yang MILDyu re ran shao ji shu ,ke yi shi xian gu ti ran liao de qing jie gao xiao ran shao 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所)的朱书骏，发表于刊物中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所)2019-07-16论文，是一篇关于半焦论文,循环流化床论文,预热论文,富氧论文,燃烧论文,中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所)2019-07-16论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所)2019-07-16论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
标签：半焦论文; 循环流化床论文; 预热论文; 富氧论文; 燃烧论文; 中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所)2019-07-16论文;