高速燃尽风射流对NO_(x)与CO协同控制的模拟研究

针对某75 t/h四角切圆煤粉电站锅炉采用深度空气分级脱硝后带来的CO浓度提升问题,提出了高风速燃尽风射流对NO_(x)与CO协同控制的方法.使用计算流体力学(CFD)数值模拟方法,研究了该技术的工作原理以及对火焰燃烧特性的影响.研究结果表明:①对传统空气分级,燃尽风风率从20%增加到40%时,锅炉出口NO_(x)质量浓度从450 mg/m^(3)降低到263 mg/m^(3),同时折烟角处CO质量浓度从15.5 mg/m^(3)增加到428.3 mg/m^(3);②采用高速燃尽风,燃尽风风率为40%,风速提高至82 m/s,可以保证NO_(x)与CO同时有效控制;③高风速对CO燃尽的原因,归因于在炉内形成一个大回流区,此处有氧浓度高、停留时间长、湍流强度高等特点,这些都促进了CO燃尽,模拟也表明高风速燃尽风喷射不影响炉内煤粉燃烧过程.该新工艺的提出与数值模拟研究,对深度空气分级脱硝与CO同时控制的工业应用有一定理论指导意义.

煤粉锅炉中空气分级与烟气循环协同调控脱硝的数值模拟研究

以某热源厂75 t/h煤粉锅炉为研究对象,通过数值模拟的方法,研究空气分级与烟气循环协同调控对炉膛燃烧特性及NOx排放的影响。结果表明:随着分离燃尽风(SOFA)风率的增加,炉膛出口温度、CO体积分数升高,NOx质量浓度降低;随着烟气循环率的提高,入炉二次风O2的体积分数降低,脱硝效率升高,烟气在循环率超过15%时会影响燃烧的稳定性;空气分级与烟气循环协同调控,可以使炉膛温度沿炉膛高度方向分布更加均匀,优化后的协同脱硝(SOFA风率为25%,烟气循环率为15%)效率可达到61%,同时对炉膛出口的CO体积分数没有显著影响,表明此改造方案可以在保证燃尽率的同时达到较好的低氮燃烧效果。研究成果对煤粉锅炉脱硝的精准调控具有一定的理论指导意义。

污泥-煤粉协同燃烧工艺中热解过程的特性研究

将干燥后的上海市生活污水处理厂污泥和蒙西烟煤煤粉分别按照5%∶95%,10%∶90%,30∶70%的质量比掺混,取(6.5±0.5)mg共混物利用热天平进行热重实验,升温速率为30℃/min,终温为800℃。选取干基污泥和干基煤粉质量比为30%∶70%的共混物在热裂解-气相色谱质谱联用仪(Py-GC/MS)上进行快速热解实验,研究了两者协同燃烧中污泥掺混对煤粉热解挥发分释放的影响。结果表明:污泥单独热解挥发分的主要释放峰集中在320℃,440℃与730℃,有别于煤粉单独热解挥发分的主要释放峰位置480℃和635℃。煤粉掺烧10%和30%比例的污泥后,600℃以下热解活化能明显降低;污泥掺烧比例越大,热解活化能降低越多。600℃以上热解活化能变化不大。700℃时掺烧污泥会生成更多的碳数为1~8的小分子气态有机物,这区别于煤粉或污泥单独热解的情况。污泥热解产物富含醇、酸、酯和酮,煤粉热解产物以碳氢化合物为主。掺混热解后,酯类产率降低,酸增多,酚类和烃类平均相对分子质量降低。这与污泥中灰的催化作用以及污泥为反应提供了H·和OH·有关,是600℃下活化能降低的主要原因。

氨还原剂喷枪中保护气旋流喷射作用的研究

传统SNCR脱硝的温度窗口为850 ℃~1100 ℃;在没有氧(或痕迹氧)条件下,可扩展至更高温度。针对火焰喷氨工艺研发了还原剂喷枪,使用保护气形成隔离气膜,创造喷氨区的较低氧浓度。实验与CFD模拟的研究结果表明:旋流保护气比直流保护气隔氧效果更好;弱旋流喷射(叶片角度小于30°)不会形成中心回流区,不会影响中心喷氨的效果;模拟结果与实测数据基本一致,气流速度衰减的区域也是氧气扩散的区域,弱旋流隔离气膜对于实现痕迹氧区域有一定作用。

电站锅炉SNCR应用优化的实验与模化研究

在某电厂75 t/h四角切向燃烧的煤粉锅炉,进行低NO_(x)运行的SNCR试验调试,并进行了数值模拟分析。研究发现数值模拟与实测数据符合较好。关于SNCR的优化研究表明:SNCR运行工况中的最优氨氮比为2.0;SNCR采用单独上层喷氨,与上下层混合喷射或单独下层喷射两工况相比,有更高的脱硝效率;在深度空气分级SOFA配风40%与30%的对比下,40%SOFA协同使用SNCR,可实现整体脱硝效率77%,深度空气分级对SNCR脱硝有促进作用。