论文题目: 超细煤粉分级燃烧NO_x还原过程的研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 热能工程
作者: 金晶
导师: 李瑞阳,张忠孝
关键词: 燃料分级燃烧,超细煤粉,氮氧化物,还原反应,燃烧特性
文献来源: 上海理工大学
发表年度: 2005
论文摘要: 随着全球化石燃料使用量的持续增长，NO_x的排放控制问题已引起世界各国的普遍关注。长期以来，我国的能源结构一直以煤炭为主，因而燃煤是造成我国NOx排放污染的主要原因。在现有的脱氮技术中，燃料分级燃烧是最经济、有效的方法之一。对于众多的燃煤锅炉，采用煤粉分级燃烧不仅具有明显的NO_x还原效果，而且由于再燃燃料种类可与一次燃料相同，无需考虑双重燃料燃烧和输送的问题，因此更加容易实施，运行费用明显降低。 本课题针对超细煤粉分级燃烧NO_x还原过程中的具体问题，借助于热态试验、数值模拟和理论分析的方法展开研究，深入揭示了NO_x的还原机理，获得再燃条件下超细煤粉的燃烧特性以及不同燃烧工况下超细煤粉分级燃烧NO_x还原效果的基础数据，力求在保证良好的燃烧效率的前提下，最大限度地提高NO_x的还原效果。 文中首先根据NO_x的生成与破坏机理探讨了超细煤粉分级燃烧NO_x的均相与异相还原机理，利用敏感性分析建立了简化的超细煤粉分级燃烧NO_x还原化学动力学反应模型，发现了超细煤粉分级燃烧过程中NO_x还原的主要反应机理。 分别利用热重分析仪研究了煤粉在还原性气氛下热解时，挥发分的析出特性；创新性地借助于气相色谱仪与管式加热炉，研究了再燃条件下煤粉热解时碳氢组份的析出特性，首次获得了再燃区中热解温度、燃料特性、煤粉粒度对煤粉热解特性的影响规律，发现了以超细煤粉作为再燃燃料时NO_x还原效果提高的根本原因。 首次在热态煤粉炉的快速热解条件下，研究了再燃条件下超细煤粉的着火特性及燃料的燃尽特性，并通过理论计算进一步分析了煤粉着火及燃尽时间与煤粉粒度、煤种、氧浓度等因素的关系，为合理地分配主燃区、再燃区、燃尽区内的停留时间提供了重要的设计依据。 针对热态煤粉炉内超细煤粉分级燃烧NO_x的还原过程，建立了相应的物理模型及边界条件，并运用多相流动、传热、湍流燃烧、NO_x生成和还原等数学模型以及相应的数值计算方法，对炉内的热态速度场、温度场、主要燃烧产物及燃烧污染物NO_x的浓度场进行了数值模拟，研究了超细煤粉分级燃烧中，运行工况对NO_x还原效果的影响，计算结果对试验研究起到了很好的定性指导作用。 采用热态试验方法，研究了煤粉燃烧NO_x的释放特性以及超细煤粉分级燃烧过程中燃烧工况对NO_x还原效果的影响规律。通过试验研究与模拟计算结果的比
论文目录:
中文摘要
ABSTRACT
第一章 绪言
§1.1 课题研究背景
§1.2 国内外NO_x的排放标准及我国煤电NO_x的污染现状
§1.3 NO_x排放控制技术概述
§1.3.1 低NO_x燃烧技术
§1.3.2 烟气脱氮
§1.4 国内外燃料分级燃烧技术的研究现状
§1.4.1 燃料分级燃烧技术的发展历程
§1.4.2 燃料分级燃烧技术的主要影响因素
§1.4.3 煤粉分级燃烧技术的研究状况
§1.4.4 超细煤粉分级燃烧技术的提出
§1.4.5 超细煤粉分级燃烧技术的可行性及发展前景
§1.5 本文的主要研究内容
第二章 超细煤粉分级燃烧NO_x还原机理的研究
§2.1 引言
§2.2 NO_x生成动力学
§2.2.1 不同煤种的含氮量
§2.2.2 煤中氮的存在形式
§2.2.3 NO_x的生成机理
§2.3 燃料型NO_x的抑制机理
§2.4 燃料分级燃烧NO_x的还原机理
§2.5 超细煤粉分级燃烧NO_x的还原及破坏机理
§2.5.1 均相还原机理
§2.5.2 异相还原机理
§2.6 超细煤粉分级燃烧NO_x还原机理的化学动力学模拟
§2.6.1 超细煤粉分级燃烧化学动力学模拟方法
§2.6.2 超细煤粉分级燃烧化学动力学模拟的数学模型
§2.6.3 简化的NO_x还原化学动力学反应模型的建立
§2.7 本章小结
第三章 再燃条件下超细煤粉的热解特性
§3.1 引言
§3.2 超细煤粉的制备
§3.3 超细煤粉热解的试验研究
§3.3.1 煤粉热解的主要影响因素
§3.3.2 超细煤粉热解的试验系统和研究方法
§3.3.3 试验结果及分析
§3.4 本章小结
第四章 再燃条件下超细煤粉的着火特性和燃尽特性
§4.1 引言
§4.2 超细煤粉气流着火特性的研究
§4.2.1 煤粉的着火机理
§4.2.2 煤粉着火的试验方法及着火判据
§4.2.3 超细煤粉气流着火特性的试验研究
§4.2.4 超细煤粉气流着火时间的确定
§4.3 超细煤粉燃尽特性的研究
§4.3.1 超细煤粉燃尽时间的确定
§4.3.2 超细煤粉燃尽率的试验研究
§4.4 本章小结
第五章 超细煤粉分级燃烧NO_x还原过程的数值模拟
§5.1 引言
§5.2 物理模型
§5.3 数学模型和基本控制方程
§5.3.1 气相湍流流动模型
§5.3.2 煤粉颗粒的运动模型
§5.3.3 煤粉湍流燃烧模型
§5.3.4 NO_x的生成与还原模型
§5.4 边界条件
§5.4.1 气相方程边界条件
§5.4.2 颗粒相方程边界条件
§5.5 数值计算方法
§5.5.1 区域离散方法和网格体系
§5.5.2 离散方程的建立
§5.5.3 压力和速度的修正
§5.5.4 求解离散方程的迭代法和迭代收敛的判别
§5.6 模拟计算结果
§5.6.1 超细煤粉分级燃烧的速度场
§5.6.2 超细煤粉分级燃烧的温度场
§5.6.3 超细煤粉分级燃烧主要燃烧产物和NO_x的浓度场
§5.7 本章小结
第六章 超细煤粉分级燃烧NO_x还原过程的试验研究
§6.1 引言
§6.2 试验系统与试验方法
§6.2.1 试验系统
§6.2.2 试验内容及试验方法
§6.3 试验研究结果与分析
§6.3.1 煤粉燃烧NO_x排放特性的试验研究
§6.3.2 超细煤粉分级燃烧NO_x还原特性的试验研究
§6.3.3 超细煤粉分级燃烧燃料燃尽率的试验研究
§6.4 试验研究、模拟计算结果比较
§6.5 本章小结
第七章 全文总结及工作展望
§7.1 全文总结
§7.2 本文主要创新点
§7.3 工作展望
附录
参考文献
在读期间公开发表的论文和承担科研项目及取得成果
一、论文
二、科研项目
致谢
发布时间: 2007-06-08
参考文献
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- [2].水煤浆空气分级燃烧技术降低NO_x排放试验研究及数值模拟研究[D]. 赵琛杰.浙江大学2011
- [3].斗巴W火焰锅炉及多次引射分级燃烧技术研究[D]. 况敏.哈尔滨工业大学2012
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