煤粉工業(yè)鍋爐低NOx技術(shù)數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、我國(guó)霧霾等環(huán)境污染問(wèn)題日益突出，氮氧化物是主要污染物之一。中小型燃煤工業(yè)鍋爐是我國(guó)除電站鍋爐外的主要用煤裝備，年煤炭消耗量超過(guò)6億噸，但是普遍存在污染物排放不達(dá)標(biāo)、效率低下等問(wèn)題。深入研究適合工業(yè)鍋爐的低氮技術(shù)，降低氮氧化物排放濃度，達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)煤粉工業(yè)鍋爐系統(tǒng)的完善和發(fā)展具有重大意義。
　　適合工業(yè)鍋爐的低氮技術(shù)主要包括空氣分級(jí)低氮燃燒技術(shù)、煙氣再循環(huán)低氮燃燒技術(shù)以及選擇性非催化還原技術(shù)。本文以20t/h和30t/h煤粉工業(yè)

2、鍋爐系統(tǒng)為研究對(duì)象，對(duì)上述幾種技術(shù)進(jìn)行數(shù)值模擬及實(shí)驗(yàn)研究，提出SNCR聯(lián)合空氣分級(jí)技術(shù)方案并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，得到的結(jié)論分為以下三個(gè)部分：
　?。?）為考察空氣分級(jí)對(duì)煤粉工業(yè)鍋爐氮氧化物排放及爐內(nèi)燃燒過(guò)程的影響，本文對(duì)20t/h煤粉雙鍋筒室燃工業(yè)鍋爐進(jìn)行研究。通過(guò)數(shù)值模擬考察爐內(nèi)溫度、O2及NOx濃度分布變化；實(shí)驗(yàn)研究采用基礎(chǔ)工況和空氣分級(jí)燃燒的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，考察空氣分級(jí)效果，分析各因素對(duì)NOx的影響，并研究CO與NOx的排放規(guī)律。結(jié)果表

3、明：數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)基本吻合，分級(jí)燃燒在一級(jí)燃燒區(qū)生成還原氣體，且增大了火焰尺寸使溫度更加均勻，降低氮氧化物的排放；低負(fù)荷時(shí)可減少氮氧化物比例約15％~35%，高負(fù)荷時(shí)可減少氮氧化物比例20%左右?？諝夥旨?jí)形成的還原性氣氛會(huì)帶來(lái)結(jié)渣問(wèn)題，在降低NOx的同時(shí)應(yīng)保證CO排放在合理區(qū)間。高負(fù)荷運(yùn)行控制α和α1為1.2、0.8時(shí)，結(jié)渣較少，CO排放低于200mg/m3，NOx減排比例為25%。
　?。?）為考察煙氣再循環(huán)對(duì)煤粉工業(yè)鍋

4、爐氮氧化物排放及爐內(nèi)燃燒過(guò)程的影響，本文對(duì)30t/h煤粉雙鍋筒室燃工業(yè)鍋爐進(jìn)行研究。采用數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究，考察煙氣再循環(huán)的低氮效果，分析煙氣循環(huán)倍率對(duì)NOx排放濃度的影響，并研究循環(huán)倍率對(duì)爐膛溫度、排煙溫度等爐況的影響規(guī)律。結(jié)果表明：循環(huán)煙氣通入爐內(nèi)，火焰尺寸增大，溫度更加均勻，減少了氮氧化物的排放濃度；同時(shí)隨著循環(huán)煙氣量的增加，排煙溫度逐漸升高，蒸汽流量逐漸降低；當(dāng)煙氣循環(huán)倍率為20%時(shí)，NOx減排比例為17%。
　?。?）為

5、進(jìn)一步控制氮氧化物的排放濃度，對(duì)20t/h煤粉雙鍋筒室燃工業(yè)鍋爐進(jìn)行 SNCR實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)分析溫度分布、NH3停留時(shí)間及氨氮比等因素對(duì)NOx排放濃度的影響規(guī)律。結(jié)果表明：爐膛中部處在NH3對(duì)NOx還原的溫度窗口（800~1100℃）內(nèi)，尿素從爐膛中間噴入爐內(nèi)，停留時(shí)間大約為1s，有充足的時(shí)間在溫度窗口內(nèi)反應(yīng)。氨氮摩爾比為1.8時(shí)可減少NOx58%。
　　最后，對(duì)20t/h煤粉工業(yè)鍋爐提出低NOx技術(shù)組合方案，分別控制α、α1和氨