生物質(zhì)摻煤混燒氮析出規(guī)律及再燃脫硝特性試驗(yàn)研究.pdf

1、我國能源消費(fèi)以煤為主，大氣污染屬煤煙型。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，燃煤量急劇增加，環(huán)境污染日益嚴(yán)重。氮氧化物是燃煤產(chǎn)生的主要污染物之一，近年來氮氧化物排放逐漸受到重視。生物質(zhì)作為一種清潔能源日益受到各國的極大關(guān)注。但是生物質(zhì)運(yùn)輸成本高，較難實(shí)現(xiàn)對(duì)大規(guī)模電廠的長期供應(yīng)。目前，生物質(zhì)與煤共燃是利用生物質(zhì)的主要方式。生物質(zhì)與煤共燃可以分為不分級(jí)燃燒和分級(jí)燃燒。不分級(jí)共燃可以降低氮氧化物排放，但是對(duì)于導(dǎo)致排放降低的原因存在較多觀點(diǎn)。分級(jí)燃燒即生物質(zhì)再燃，

2、具有較高的再燃效率，但是由于生物質(zhì)具有水分含量高、氯含量高、灰熔點(diǎn)低等特點(diǎn)，對(duì)鍋爐操作和運(yùn)行存在一定負(fù)面影響。 本文采用靜態(tài)燃燒實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)研究生物質(zhì)與煤共燃氮氧化物排放特性，分析氮氧化物排放降低的原因，考察爐溫和混合比例等參數(shù)對(duì)NO排放的影響；采用再燃脫硝實(shí)驗(yàn)臺(tái)，進(jìn)行煤粉、生物質(zhì)、生物質(zhì)混合煤粉的再燃試驗(yàn)，考察生物質(zhì)與煤混合是否可以作為一種有效的再燃燃料使用，分析生物質(zhì)與煤混和對(duì)還原NO是否具有協(xié)同增效作用，考察溫度、過量空氣系

3、數(shù)等因素對(duì)再燃還原效果的影響規(guī)律。 在靜態(tài)燃燒實(shí)驗(yàn)臺(tái)上對(duì)生物質(zhì)、煤以及生物質(zhì)與煤混合燃燒過程中NO排放規(guī)律進(jìn)行了研究。生物質(zhì)單獨(dú)燃燒時(shí)，其NO排放曲線為單峰；煤粉單獨(dú)燃燒時(shí)，不同溫度下表現(xiàn)出不同的趨勢，800℃-1000℃，其NO排放曲線為雙峰，1100℃-1200℃下其NO排放曲線為單峰，峰的下降階段，曲線平緩。生物質(zhì)與煤混合燃燒時(shí)，在800℃與900℃、1000℃與1100℃、1200℃下，NO排放曲線分別呈三峰趨勢、雙峰

4、趨勢和單峰趨勢。當(dāng)溫度處于800-1200℃時(shí)，生物質(zhì)與煤混合燃燒、煤與生物質(zhì)單獨(dú)燃燒、揮發(fā)分分解燃燒，NO轉(zhuǎn)化率均隨著溫度的升高先升高后降低，在1000℃時(shí)達(dá)到最大值。焦炭分解燃燒時(shí)NO轉(zhuǎn)化率隨溫度的升高而降低。與焦炭相比，揮發(fā)分對(duì)NO生成的貢獻(xiàn)大，并且隨溫度的升高揮發(fā)分對(duì)NO生成的貢獻(xiàn)逐漸增大。與煤相比，生物質(zhì)的NO轉(zhuǎn)化率低，生物質(zhì)摻混煤粉介于摻混的生物質(zhì)和煤粉之間，隨生物質(zhì)摻混比例的增大，NO轉(zhuǎn)化率逐漸降低。生物質(zhì)與煤混和燃燒時(shí)，

5、由于生物質(zhì)NO轉(zhuǎn)化率低而對(duì)總體NO轉(zhuǎn)化率起“稀釋” 作用。同時(shí)生物質(zhì)與煤在燃燒過程中相互影響，存在一定的協(xié)同作用降低NO排放，但只在較低溫度800-900℃有較明顯的作用，隨著溫度的升高這種作用越來越弱在再燃脫硝實(shí)驗(yàn)臺(tái)上對(duì)生物質(zhì)、煤、以及生物質(zhì)混煤作再燃燃料的再燃還原效果進(jìn)行了比較。試驗(yàn)結(jié)果表明，生物質(zhì)和褐煤再燃還原效果較好，貧煤的再燃還原效果較差，生物質(zhì)摻混煤粉的再燃還原效果介于摻混的煤和生物質(zhì)之間。煤與生物質(zhì)混合作再燃燃料

6、存在協(xié)同增效作用。摻加同一種生物質(zhì)對(duì)揮發(fā)分含量高，灰分中堿金屬含量高的低階煤影響較小，而對(duì)揮發(fā)分含量低，灰分堿金屬含量低的高階煤影響較大。同一種煤，摻入灰中金屬氧化物含量高的生物質(zhì)，對(duì)再燃脫硝的催化作用更強(qiáng)。生物質(zhì)摻混比例較低時(shí)，生物質(zhì)與煤混合再燃主要體現(xiàn)煤的性質(zhì)；生物質(zhì)摻混比例較高時(shí)，則主要體現(xiàn)生物質(zhì)的性質(zhì)。生物質(zhì)混煤再燃，隨著生物質(zhì)摻混比例的增加，還原效率提高。當(dāng)摻混比例小于20％時(shí)，還原效率增長緩慢，大于20％后，還原效率增長較快

7、。 通常隨著過量空氣系數(shù)的增加，再燃還原NO效率降低。棉稈再燃時(shí)，還原效率在過量空氣系數(shù)為0.7時(shí)達(dá)到最佳，麥稈、褐煤等在過量空氣系數(shù)為0.6時(shí)達(dá)到最佳。再燃區(qū)溫度對(duì)再燃還原效果的影響較為明顯。高溫有利于再燃還原NO，但是溫度大于1000℃，繼續(xù)升溫對(duì)再燃還原效果的提高影響較小。通常再燃燃料粒徑越小，再燃還原效果越好。但是粒徑變化對(duì)生物質(zhì)再燃影響較小，對(duì)煤粉再燃影響較大。隨著再燃比的增加，NO的還原效率增大。再燃比從10％增長