富氧燃燒過程中的NOx控制及其系統(tǒng)效率研究.pdf

1、我國的一次能源結(jié)構(gòu)以煤為主。煤及其它化石燃料燃燒利用過程中的CO2排放是造成全球溫室變暖的主要原因，燃燒過程釋放的NOx是目前我國環(huán)境污染的最重要的污染物之一。富氧燃燒作為最重要的二氧化碳捕獲技術(shù)之一，在NOx排放控制上具有很大潛力，研究化石燃料的富氧燃燒過程及其NOx的排放過程具有重要意義。
　　本文按照富氧無窮分級均相反應(yīng)機理→煤粉在小型間歇式O2/CO2氣氛下釋放NOx的機理試驗→小型連續(xù)式沉降爐富氧分級燃燒NOx控制機理試

2、驗→中試型富氧分級燃燒熱態(tài)試驗→富氧燃燒大型應(yīng)用數(shù)值仿真的研究路線對富氧燃燒過程中的NOx生成與控制進行了研究，并探索了降低富氧燃燒過程及其他CCS系統(tǒng)的碳捕獲成本的方法。
　　建立了一維有限元模型研究無窮分級燃燒的NO控制以及富氧燃燒氣氛的影響。使無窮分級燃燒發(fā)揮最大的NOx控制作用有賴于合理的配風參數(shù)和溫度、停留時間等環(huán)境參數(shù)的選擇。提出了富氧燃燒時依賴CO2的不分支鏈反應(yīng)機理，解釋了CO2在無窮分級時一次風中氧氣相對不足時抑

3、制NOx生成、氧氣相對充分時促進NOx生成的現(xiàn)象。富氧燃燒氣氛下由于沒有N2，在高溫時不生成熱力型NOx。
　　在水平管式爐研究煤粉富氧燃燒過程中的NOx釋放機理。氧氣濃度的提高造成了反應(yīng)時間的縮短和NO的濃度提高。NOx在氧氣濃度達到70％以上后趨于穩(wěn)定。O2/CO2混合物中氧氣比例的提高以及CO2濃度的下降使得溫度對NOx的影響被減弱。煤階越高的煤樣在O2/CO2氣氛中燃料N向NOx的轉(zhuǎn)化率可能更高。
　　在沉降爐上研究

4、煤粉富氧分級燃燒對NOx的控制，并建立了一維的兩相反應(yīng)模型進行分析。在未分級條件下，由于氧氣濃度提高造成的停留時間變長，煤粉在30％氧氣濃度的O2/CO2富氧燃燒氣氛下的NOx排放量是相同條件的空氣下燃燒時的77％-80％。分級富氧燃燒條件下，延長一次風在還原區(qū)的停留時間可使NOx降低25％～29％。富氧燃燒條件下的氣化反應(yīng)有助于NO在焦炭表面的還原，抑制焦炭NOx的生成，并且在還原性氣氛下更加顯著。
　　整體氧氣濃度為74％的高

5、濃度富氧燃燒中試試驗中測得的NOx生成規(guī)律受分級配風的影響趨勢與沉降爐試驗和數(shù)值模型獲得的趨勢一致。在保證穩(wěn)定著火的前提下，減少一次氧量、提高三次氧量可降低高氧氣濃度富氧燃燒時的NOx排放。一次風中采用空氣送粉的富氧燃燒可能在高溫條件下生成大量熱力型NOx。
　　通過熱力計算和三維CFD模型從熱力性能角度驗證了大型鍋爐富氧燃燒改造的可行性。提出了絕熱火焰溫度與改造前一致的改造原則，作為富氧燃燒改造時氧氣濃度選擇的依據(jù)，可操作性強。

6、
　　利用三維CFD模型對富氧燃燒改造后NOx控制策略進行了研究。富氧燃燒改造后，不考慮煙氣再循環(huán)的再燃作用時NOx生成量可降低至改造前的47.3％。OFA風率從0提高到20％時，NOx的生成量降低了近1/3。提高OFA風率會使主燃區(qū)的還原性氣氛加強，并減少主燃區(qū)煙氣量、延長含N元素的物質(zhì)在還原區(qū)的停留時間，造成NOx生成量下降。富氧燃燒改造后，由大量煙氣再循環(huán)形成的NO再燃使富氧燃燒的NOx凈生成量降低72％。
　　單位發(fā)