高温富燃料区喷氨还原NO_x的实验研究

利用一维管式电加热沉降炉实验装置,以尿素溶液为氨基还原剂(简称氨剂),探讨了NO_x的还原机理,分析不同过量空气系数ASR、氨氮物质的量比BNSR和温度T等反应条件下氨剂对NO_x还原效果的影响。结果表明:实验温度条件下,随着ASR的减小,NO_x质量浓度降低;当ASR≤0.95时,NO_x质量浓度随着BNSR的增加而降低,当BNSR>2时,NO_x质量浓度降低速度变缓;在低ASR条件下,高温更有利于NO_x质量浓度的降低;当ASR=1.2时,不同温度下NO_x质量浓度均随着BNSR的增加而快速升高。

双流体气流式喷嘴加压雾化特性研究

水煤浆入炉前的雾化对其稳定燃烧和气化发挥着重要作用。通过实验,研究了双流体气流式雾化喷嘴在加压条件下的雾化过程,使用LS-2000分体激光粒度分析仪测量了随着环境压力(雾化室压力)及气液比的不同其雾化角、索特平均直径的变化情况。结果表明:当气液比一定时,索特平均直径d32随着雾化室压力的增大而减小,雾化角随着环境压力的增加而减小,索特平均直径与环境压力的n次幂成正比,n为-0.9^-1.5,当环境压力不变时,索特平均直径随着气液质量比的增大而减小。

煤粉炉高温还原性氛围下NH_3还原NO_x

在一台75,t/h煤粉炉上采用炉内空气分级和低氮燃烧器进行改造,在主燃区创造高温强还原性氛围,在该区域喷入氨还原剂,通过实验研究在高温强还原性气氛下NH_3还原NO_x的影响因素及效果,结果表明:当主燃区过量空气系数(37)1<1时,喷入尿素溶液后,NO_x体积分数明显低于仅采用空气分级时的工况,当(37)1>1.15时,则得到相反结果,在富氧条件下NH_3易生成NO_x;在(37)1=0.9时,四角处和侧墙处沿喷枪轴线方向氧体积分数均小于0.4%,,温度在1,200~1,300,℃,该氛围下NH_3可有效降低NO_x;喷射位置在炉膛四角时NO_x排放浓度明显低于在侧墙处,最佳氨氮摩尔比为1.73,且在侧墙处喷入尿素溶液,随着氨氮摩尔比的增加NO_x排放有明显上升趋势;在主燃烧区喷入尿素溶液((37)1=0.9,氨氮摩尔比为1.73)NO_x还原效率为66.5%,,比单独采用空气分级高35.27%,,零氨逃逸.

高灰熔点煤气化特性的实验研究

研究高灰熔点煤气化特性，以水煤浆为气化原料，在沉降炉内进行了我国典型高灰熔点煤老矿中煤气化反应的实验研究．考察了气化温度和 O／C 摩尔比对合成气组分、碳转化率和冷煤气效率的影响．结果表明，在相同 O／C 摩尔比条件下，有效合成气体积分数、碳转化率及冷煤气效率随气化温度的升高而升高．在气化温度相同的条件下，随着 O／C 摩尔比的增加，CO2的体积分数和碳转化率随之增大，而冷煤气效率呈现出先增大后减小的趋势．在实验条件下，老矿中煤的最佳 O／C摩尔比为0.90-1.05．

基于加权非负最小二乘的颗粒粒径反演方法研究

针对超声衰减谱法的颗粒粒径测量,为减小实验超声衰减谱的测量误差对反演结果的影响,提出了一种基于最优正则化的加权非负最小二乘OrtWtls反演算法。基于McClements和BLBL模型预测,引入加权矩阵对衰减谱粗大误差进行修正。结果表明,信噪比分别为10 dB和20 dB含噪超声衰减谱反演得到的粒径分布体积中位径与设定直径的相对误差小于5%,且多次测量的标准差小于1μm。用提出的OrtWtls算法对质量浓度为10%和20%的石灰石浆液实验超声衰减谱进行反演计算,与图像法的相对误差分别为7.71%和9.64%,证明了OrtWtls算法求解颗粒粒径分布的可行性。

富燃料区喷氨降低烟煤NO_x排放的试验研究

富燃料区喷氨技术是建立在空气分级基础上的炉内脱硝技术,在1台多功能电加热管式沉降炉中进行的试验表明,在T=1 200℃~1 500℃反应温度区间内,富燃料区喷氨脱硝效率在较小过量空气系数下(SR<0.9)随着温度的升高而增加,在较大过量空气系数下(SR>0.9)高温则抑制了氨基还原剂对NO_x的还原;过量空气系数SR在0.8~1的工况下,富燃料区喷氨的脱硝效果呈先升后降的趋势,并且在SR=0.95取得47%最大脱硝率;大部分实验工况下,氨氮摩尔比在1.5~2.5之间,反应停留时间为0.4s^0.48s左右,脱硝效率取得最优值。空气分级结合富燃料区喷氨技术可以取得80%左右的脱硝率。

基于空气分级的主燃区喷氨技术降低锅炉NO_x的热态工业试验研究

基于空气分级主燃区喷氨技术降低NO_x,在一台240 t/h煤粉炉上进行了热态工业试验,并对主燃区的喷氨位置、化学氨氮比(NSR)、OFA运行方式、锅炉负荷等因素对NO_x还原效果的影响进行了试验研究。结果表明:锅炉中下磨满负荷运行时,主燃区四角的喷氨降低NO_x的效果优于侧墙,并且随着化学氨氮比的增加而增加,在NSR=1.6时取得35%的脱硝效率,当OFA的阀门开度维持在60%以下,锅炉运行时的脱硝效果较好,降低锅炉的负荷,相应地提高了主燃区喷氨的脱硝率,中上磨运行时,主燃区喷氨脱硝效果不佳,空气分级结合主燃区喷氨技术可以取得75%的脱硝率。

300 MW燃煤电厂生命周期排放气态有机污染物环境影响

近年来,我国煤电生产行业环境影响评价取得了一定进展,但主要集中在评估常规污染物带来的影响,而非常规气态有机污染物的排放影响一直被忽视,导致对人体健康和生态环境的危害被低估。为研究燃煤电厂气态有机污染物排放造成的环境影响,采用生命周期评价法(LCA),利用Gabi软件建模,通过实地数据采集和文献数据调研,详细编制了我国典型300 MW超临界燃煤机组发电过程排放气态有机污染物的能耗物耗数据清单,并对其排放清单结果及生命周期环境影响进行了综合评估。结果表明,2017年某300 MW燃煤电厂生命周期排放气态有机污染物总量约为9.99×10^(-3) kg/MWh。其中,燃煤发电系统排放量为3.87×10^(-3) kg/MWh,占总排放的38.69%,燃煤发电过程中间接排放是直接排放的1.64倍,占总排放的62.16%。燃煤电厂生命周期气态有机污染物排放计算得出的光化学臭氧合成潜值(POCP)、陆地生态毒性潜值(TETP)、潜在全球变暖效应潜值(GWP)、海洋生态毒性潜值(MAETP)、人体毒性潜值(HTP)、淡水生态毒性潜值(FAETP)和臭氧消耗潜值(ODP)环境影响类型的标准化值分别是7.43×10^(-14)、9.05×10^(-17)、7.72×10^(-17)、5.21×10^(-17)、1.43×10^(-13)、4.13×10^(-16)和3.21×10^(-18)。其中,POCP和HTP是对环境危害程度最大的影响类型,分别占总环境影响潜在值的50.63%和47.82%,煤炭开采、分选和烟气净化系统分别是POCP和HTP的主要贡献者,电厂运行阶段的煤炭消耗变化量对总环境影响最大。

选择性催化还原大颗粒灰拦截装置效率及压降特性实验研究

在选择性催化还原脱硝系统前侧烟道中加装拦截网,对烟气中粒径在毫米级以上的大颗粒灰进行拦截,可有效防止脱硝装置中的催化剂堵塞。搭建冷态物理模型实验台探究拦截网安装方式、网孔型式、烟道结构以及烟气流速对于拦截网压降及拦截效率的影响。实验结果表明:在拦截效率相近的条件下,长条形网孔拦截网的压降低于正方形和正六边形网孔拦截网的压降,且压降随长宽比增加而进一步降低;通过延长灰斗上方折角长度可进一步提高大颗粒灰的拦截效率;烟气流速越高颗粒粒径越小,装置拦截效率越低;拦截网安装角度与高度是影响其性能的重要因素,通过合理选择拦截网角度和高度,拦截效率可提升至95%以上,而压降增量小于150 Pa。

燃煤脱硝装置大颗粒灰拦截网多尺度计算方法

在SCR脱硝装置烟道中加装拦截网对烟气中毫米以上的大颗粒灰进行拦截,可有效防止脱硝装置中的催化剂堵塞问题。提出一种基于多尺度计算流体力学的设计方法,对拦截网微观流场及压力场进行模拟,获取不同结构拦截网压降公式,并耦合至烟道尺度宏观流场及颗粒轨迹计算中,获得不同烟气流速、安装角度和颗粒尺寸下拦截网压降及拦截效率变化规律。模拟方法及结果可为SCR脱硝装置大颗粒灰拦截技术工程应用提供设计依据。

大颗粒灰对SCR催化剂的堵塞及预防研究现状分析

燃煤烟气中的大颗粒灰会造成选择性催化还原系统(SCR)催化剂的堵塞与磨损,影响SCR催化剂的使用寿命和脱硝性能。针对上述问题,阐述了大颗粒灰的性质及脱硝催化剂的堵塞、磨损机理。详细介绍了当前预防大颗粒灰影响的两类主要措施:流场改造和安装拦截网装置。流场改造措施捕集大颗粒灰,系统压降损失小,且后期维护工作少,但对电厂空间要求较高;安装拦截网较于流场改造方式更具普适性和推广的潜力,可作为当前防止大颗粒灰堵塞SCR催化剂的主要手段。设计出耐磨性更好、压降更小、不易堵塞且易清灰的拦截网装置是保障SCR系统长期稳定运行的研究重点。最后,例举了国内外机组大颗粒灰拦截网应用实例,为大颗粒灰拦截装置设计提供参考。

SCR脱硝装置大颗粒灰拦截网压降特性

燃煤烟气中毫米以上的大颗粒灰会导致SCR烟气脱硝装置中的催化剂堵塞与磨损,影响SCR催化剂的使用寿命及脱硝性能。在烟道中加装拦截网装置对大颗粒灰进行拦截可有效解决该问题。目前拦截网的设计主要依赖试验测量与工程经验,缺少通用设计准则与理论依据,对其压降影响因素的探究不够深入。准确计算拦截网压降特性对于开发高效、低成本、低压降拦截装置具有重要意义。利用Ansys Fluent计算流体力学的方法构建了拦截网局部网孔附近的计算模型,探究了拦截网开孔形状、烟气流速、开孔率以及拦截网厚度等参数对拦截网压降的影响。结果表明,烟气流速和拦截网的开孔率是影响压降的主要因素:流速5~20 m/s时,压降约与流速的2次方成正比;拦截网开孔率为40%~65%时,压降约与开孔率的3次方成反比。开孔率相同时,改变网孔形状对压降影响较小。在临界尺寸相同的条件下长条形拦截网压降最小。拦截网厚度为6~18 mm时,压降随厚度呈准线性增加。基于大量模拟数据,给出了拦截网压降与各参数之间的关联公式,并进一步推导了拦截网等效多孔介质渗透率的经验表达式,为拦截网的选型设计及全尺度模拟计算提供理论依据。

平板陶瓷膜回收烟气水热的实验研究

将平板陶瓷膜组成膜组件对烟气水分和余热进行回收,考察了烟气的温度、相对湿度、流速和冷却水温度等参数对膜组件水热回收性能的影响。在实验工况下,水通量和水回收效率随着烟气温度、烟气相对湿度的增加和冷却水温度的降低而上升;水通量随着烟气流速的加快而上升,水回收效率随着烟气流速的加快先上升后降低;膜组件的水通量和水回收效率最高分别可达22.0 kg/(m^(2)·h)和36.3%。平板陶瓷膜回收的热量主要来自烟气潜热,烟气潜热换热量与水通量呈正相关变化趋势。在实验工况下,平板陶瓷膜组件的总传热系数最高为412 W/(m^(2)·℃),高于多通道管式陶瓷膜和单通道管式陶瓷膜。

低阻陶瓷膜组件回收烟气水热试验研究

采用陶瓷膜组件进行了烟气水分及余热的回收实验,研究了膜间距(20、25、34 mm)、冷却水温度(15~35℃)、冷却水流量(50~170 L/h)和陶瓷膜平均孔径(50、100 nm)对膜组件水热回收性能的影响。结果表明:膜组件间距的减小、冷却水流量的提高和冷却水温度的降低均能有效提高陶瓷膜对烟气的水热回收性能;减小陶瓷膜的孔径能有效提高陶瓷膜的水通量和水回收效率,但对热通量的影响较小;在实验工况下,陶瓷膜的水、热通量以及水回收效率的最高值分别为29 kg·m^-2·h^-1、65 MJ·m^-2·h^-1和46%;与平直翅片换热器和螺旋板换热器相比,陶瓷膜组件的阻力因子较小,烟气在膜组件的阻力因子仅为0.0059。

煤粉锅炉气体再燃及SNCR联合脱硝的实验研究

对某厂一台240 t/h煤粉锅炉采用空气分级、化工合成气再燃及以氨气为还原剂的SNCR(选择性非催化还原)等技术进行联合脱硝改造。实验结果表明:气体再燃比在0~20%时,随着再燃量增大脱硝效率增加,高、低负荷工况时脱硝效率可达39.1%、43.1%;SNCR喷射点位置沿炉膛纵深存在温度梯度,水冷壁附近温度梯度较大,靠近炉膛中心处温度梯度降低;在空气分级基础上,高、低负荷工况时SNCR可分别提高35.1%、42.4%脱硝效率,氨气的使用不会造成锅炉效率的降低;满负荷工况采用气体再燃及SNCR技术联合脱硝时,在尾部氨逃逸小于12 mg/m3时,可达到80.2%的整体脱硝效率。

煤粉锅炉中主燃区喷氨协同SNCR深度脱硝的实验研究

常规SNCR(非选择性催化还原)是在850~1 100℃的烟气中喷入氨基还原剂,实现降低NO_x的目的。另外,SNCR也可以拓展到低氧的条件下,实现较高温度下脱硝,即主燃区喷氨技术。本文将主燃区喷氨技术应用到75 t/h四角切圆煤粉锅炉中,与OFA(空气分级)、SNCR协同实现深度脱硝,实验结果表明:在OFA基础上采用主燃区喷氨技术时,随着氨氮比NSR_1的增加,NO_x排放浓度有明显降低,最佳氨氮比NSR1=1.73,比单一用OFA时还原效率提高了21.9%,无氨逃逸产生;仅采用SNCR技术时,最佳氨氮比NSR_2=1.84,在OFA的基础上NO_x还原效率提高了40.4%,当NSR_2>1.84时出现氨逃逸现象;在SNCR脱硝效果有限的条件下,在主燃区喷入氨还原剂可进一步降低NOx排放,还原效率可提高17%,并无氨逃逸存在;在SNCR还原效果受限时,主燃区喷氨技术与SNCR协同可实现炉内深度脱硝,并避免氨逃逸问题。

分级火焰中喷氨脱硝的试验研究与应用

常规选择性非催化还原技术(SNCR)是在850~1100℃的烟气中喷入氨基还原剂,实现降低NO_x的目的。另外,SNCR也可以拓展到低氧的条件下,实现较高温度下脱硝,即分级火焰中喷氨技术。本文通过实验室试验及工程改造对该技术还原NO_x的影响因素进行研究,结果表明:当SR≤0.85时,温度越高NO_x排放越低,当SR>0.85时,则结果相反;过量空气系数越低,喷氨脱硝效果越好,当SR>0.95时,随着喷氨量增加NO_x排放反而增加;最佳氨氮比随着过量空气系数减小而降低。在改造后的75 t/h锅炉上测试,最佳喷氨位置为炉膛四角,采用OFA可降低到390 mg/m^3,使用OFA与SNCR协同,NO_x排放为138 mg/m^3,在此基础上采用分级火焰中喷氨,NO_x排放可降低到84 mg/m^3,脱硝效率提高了15.46%,且无氨逃逸。

高温主燃区还原性氛围下喷氨脱硝的试验研究

为研究煤粉燃烧过程中高温主燃区NH_3对NO_x还原效果的影响,采用尿素溶液为氨基还原剂,利用一维管式电加热沉降炉分析了氨剂对NO_x在不同反应条件下的还原特性。实验结果表明:主燃区温度为1 573 K时,在过量空气系数α≤0.95条件下,尿素溶液可有效的将主燃区烟气中NO_x还原为N_2,且脱硝效率都随氨氮比n增大而快速升高,当n>1.75时,脱硝效率升高速度变缓;在还原性氛围中,相同n时,温度越高,脱硝效率越高,且高挥发分烟煤的脱硝效率大于低挥发分无烟煤所对应脱硝效率;试验条件下,神华烟煤的整体脱硝效率最高可达95%;单独喷水可降低NO_x浓度,但与喷氨工况相比,其降低幅度不明显。

四角切圆锅炉冷态空气动力场试验研究

针对某电厂240 t/h四角切圆煤粉锅炉低氮改造,进行二次风挡板特性测量、冷态一次风调平、空气动力场测量及水平烟道风速测量等试验,得到炉内气流的流场分布。试验结果表明:二次风风速随风门挡板开度增大而增大,但同层喷口在相同挡板开度下四角风速存在一定偏差;一次风调平后浓淡配比合理,四角配风均匀;在炉内形成的实际切圆中心与炉膛中心基本吻合,无冲刷墙壁现象;SOFA风量增加有利于减小炉膛出口两侧烟速偏差。

无机陶瓷膜回收燃煤电厂烟气水热研究进展

火电厂湿法脱硫后排入大气的烟气中含有高湿度的水蒸气,危害环境、浪费水资源的同时还会产生热量的损失。针对以上问题,介绍具有高稳定性和机械强度的无机陶瓷膜回收烟气水分及余热的机理,对评价烟气水热回收性能的指标、影响陶瓷膜烟气水热回收效应的因素等方面进行了研究。