气体燃料再燃对NOx还原的影响

气体燃料再燃是研究较多的降低烟气中NOx含量最有效的方法之一。本文以典型的一次燃烧区烟气成分为模拟烟气,研究了不同的气体燃料(CH4,C2H2和C2H4)作为再燃燃料时,再燃区燃烧工况(空气过量系数和再燃温度)对NOx再燃过程和NOx还原率的影响。通过计算发现,不同组分的气体燃料、再燃区空气过量系数及再燃区温度对NOx的再燃过程和NOx还原率都有重要的影响。

利用再燃降低NOx排放

煤粉再燃技术是一种很有发展前途的低NOx燃烧技术。再燃是一种炉内控制NOx生成技术,利用从主燃系统之上注入的燃料来降低NO在热量主释放区的生成量。最近几年类似的研究提出:在正确的条件下再燃可以使NOx含量降低到60%。再燃技术的实际应用依赖于能否最大限度的把再燃燃料和旋风筒中形成的NO以最适宜的化学计量比混合。本文介绍了再燃技术的基本原理、化学反应过程,以及影响NOx生成量的因素。

热解燃烧链条炉低NO_x排放特性的数值模拟

利用Fluent软件,对功率为1.4MW的新型热解燃烧链条炉的NOx排放特性进行了数值模拟,其中,煤热解产生的还原性可燃气简化为CH4,采用添加元素N的乙烯-空气混合物模拟链条炉排半焦层燃烧及其生成的NO.数值计算结果表明,在过量空气系数为1.2、再燃比为30%的燃烧条件下,热解燃烧比传统燃烧可降低NO排放14.6%.热解燃烧链条炉由于热解气的再燃作用,在炉膛中形成一局部还原区,可较有效地降低NOx排放,证明了热解燃烧技术的可行性.增大再燃比和减小炉排前段风室配风量可提高出口NO还原率,减小炉膛前拱长度和前后拱间距会使NO还原作用增强.

再燃燃料中HCN对NO_x还原的影响

燃烧再燃是降低ＮＯｘ 排放的一项重要的炉内措施。通过对再燃区不同的空气过量系数和再燃温度条件下的数值计算，研究了用含有ＨＣＮ 的天然气（ＣＨ４） 作为再燃燃料的再燃过程。研究发现，再燃燃料中含氮组分的存在，以及再燃区的工况条件都对ＮＯｘ 的还原率有很大的影响。因此，在实施降低ＮＯｘ 排放的再燃技术过程中，应当根据实际情况对再燃区的燃烧工况进行优化，选择合适的再燃区温度和空气过量系数。

超细煤粉再燃低NO_x燃烧技术的数值模拟

为了验证超细煤粉作为再燃燃料的有效性,使用FLUENT软件对元宝山褐煤在燃烧试验研究装置中的进行了4个工况的数值模拟;1个为常规燃烧,3个为超细粉再燃工况.计算结果表明:超细粉再燃可以有效的降低NOx排放,与常规燃烧相比,脱除率为58.2%～72.5%;再燃区过量空气系数越小,越有利于NOx的还原;超细粉再燃工况中出口NOx排放量不仅与再燃区NOx的还原率有关,而且还与燃尽区新的NOx生成有关.

不同带粉量的三次风再燃试验与数值模拟

在某200MW四角切圆燃烧煤粉炉上实施了三次风再燃技术,并采用现场试验和数值模拟相结合的方法,研究不同三次风带粉量工况下的炉内煤粉燃烧和NOx还原情况.研究结果表明,引入高速燃尽风喷口(OFA)射流可以强化混合,加快焦炭颗粒的燃尽,同时通过合理控制OFA喷口高度来避免炉膛上部超温;为降低飞灰含碳量,要尽量提高主燃区内煤粉的燃尽程度;若适当提高OFA喷口高度并合理控制炉内各区域的过量空气系数,在20%带粉量情况下,该三次风再燃方案可以获得50%以上的脱硝率并基本不影响锅炉正常运行.

气体燃料再燃脱硝机理及工程应用进展

气体燃料再燃脱硝技术能有效降低锅炉初始NOx排放,针对气体燃料再燃脱硝机理及工程应用现状,分析了5个因素对再燃脱硝效果的影响规律,总结了国内外将气体燃料再燃技术用于锅炉改造中的典型示范工程及运行效果。气体燃料再燃脱硝的本质是烃类物质受热分解产生相关基团,这些基团与NOx碰撞生成相应的含氮中间体,含氮中间体与还原性基团发生还原反应,最终将部分NOx转化为N2。具体表现为,甲烷再燃过程中主要生成CH3中间体,其与NO的消减反应是脱硝反应的关键,而多碳烃类燃料再燃过程中生成HCCO中间体的过程,及其与NO的还原反应是再燃的核心。结果表明,再燃脱硝过程中再燃区停留时间、过量空气系数、温度均存在适宜的范围,再燃燃料组成和再燃燃料与NOx的混合特性对脱硝效果有显著影响。增加再燃燃料和NOx在再燃区的停留时间不仅有利于NOx还原,也有利于再燃燃料的燃尽,但过长的再燃区停留时间不但不能增加NOx还原率,反而会降低燃料的燃烧效率。最佳的再燃区停留时间为0.6~1.1 s,且进一步增加停留时间并不会增加脱硝效率。再燃区过量空气系数对再燃还原效率和燃尽特性有显著影响。再燃区最佳过量空气系数保持在0.85~0.90较为合适。提高再燃区的温度有利于提高再燃燃料的脱硝效率,再燃区最佳脱硝温度在1 000~1 100℃。再燃燃料的组成不同,对NOx的还原效果不同,烃类物质再燃脱硝与其受热分解密切相关,在相同的再燃条件下,再燃脱硝性能与其受热分级速率完全相关,研究表明多碳烃类物质的存在可以显著增强再燃气体混合物的还原效果,且焦油和煤焦等物质的存在对NO还原反应有明显的催化作用。另外,气体燃料再燃脱硝过程不仅受到化学反应难易程度的影响,还与再燃燃料在高NOx浓度区的扩散过程相关,强化再燃燃料在再燃区与NOx的混合特性也有利于提高脱硝效率。美国、欧盟和日本等国家针对电站锅炉再燃脱硝的研究和工程示范工程起步较早且获得了较显著的效果,我国四川江油电厂天然气再燃技术改造示范工程同样证明了再燃脱硝的可行性及经济性。