大比例掺氨下煤粉火焰区喷氨位置对燃烧及NO生成特性的影响

掺烧零碳燃料氨是一种现实可行的燃煤发电减碳技术手段。以某40 MW煤粉燃烧试验炉为研究对象,基于数值模拟研究了煤粉大比例掺烧氨且不采用深度空气分级条件下,纯氨或氨/空气混合气从煤粉火焰区不同位置(根部火焰区、中部火焰区及尾部火焰区)送入炉内时燃烧及NO生成特性。结果表明,无论是纯氨还是氨/空气混合气送入炉内,均使飞灰含碳量略有增加;由于主燃区氧量相对充足,混氨燃烧NO生成显著且出口NO浓度高于单煤燃烧。在纯氨送入方式下,随喷氨位置由煤粉火焰根部区逐渐下移至煤粉火焰尾部区,飞灰含碳量和出口NO浓度逐渐降低。然而,在氨/空气混合气送入方式下,随喷氨位置由煤粉火焰根部区移动至煤粉火焰尾部区,飞灰含碳量和NO浓度逐渐增加。综合考虑燃尽及NO排放特性,纯氨送入时建议由煤粉火焰尾部区送入炉内,而氨/空气混合气送入时建议由煤粉火焰根部区送入炉内,既可有效减弱掺氨对煤粉燃尽特性的影响,又可控制NO生成。

深度空气分级下煤粉耦合氨燃烧及NO生成特性

氨作为一种富氢的无碳燃料,具有能量密度高、成本低、储运安全等优势,与煤粉耦合燃烧可降低煤燃烧过程中CO_(2)的排放。以某20 kW沉降炉(氨从煤粉火焰高温区喷入)为研究对象,在深度空气分级下对煤粉耦合氨燃烧特性及NO生成规律进行研究,通过Fluent数值模拟探究了氨掺混比例(0、10%、20%、30%)、氨燃烧区过量空气系数(1.08、0.96、0.84、0.72)、氨不同送入位置(0.5、0.6、0.7、1.0 m)对煤粉燃尽特性及NO生成特性的影响。结果表明:①与纯煤粉燃烧相比,煤粉中掺混氨后飞灰含碳量增加、NO生成量降低;氨掺混比例进一步提高会增加飞灰含碳量、降低NO生成量。考虑燃烧经济性和NO排放量,氨掺混比例维持在20%左右较为合适。②氨燃烧区过量空气系数大于1时,氧量过剩会导致反应NH_(3)+O_(2)→NO+H_(2) O+0.5H_(2)发生,生成大量NO;氨燃烧区过量空气系数小于1时,未完全燃烧的氨发挥还原作用,有利于反应NH_(3)+NO→N_(2)+H_(2)O+0.5H_(2)发生,抑制NO的生成。综合考虑,建议氨燃烧区过量空气系数维持在0.96左右,既可满足煤粉的高效燃烧,又可有效抑制煤粉耦合氨燃烧过程中NO的生成。③喷氨位置与煤粉火焰区距离越大,飞灰含碳量和NO浓度越高,建议喷氨位置尽量靠近煤粉燃烧火焰区。

预分解窑SNCR脱硝系统技术改造的实践

本文以我单位4800t/d熟料生产线现有的SNCR脱硝系统作为改造研究对象,结合CFD计算流体仿真模拟技术的应用以及我厂长期实际运行数据资料的综合分析,于2019年底检修期间对我厂脱硝系统的氨枪类型和喷氨位置进行了重新选择,经过两年多的生产实践表明,NO_(x)排放控制指标在满足山东省关于氮氧化物排放浓度限值100 mg/m^(3)的基础上,氨水用量方面得到了大幅降低,技改后的应用效果显著,同时也为进一步实现NO_(x)超低排放进行了新的探索。