揮發(fā)分反應(yīng)特性和立體分級燃燒對NOx排放的影響.pdf

1、國內(nèi)圖書分類號：TK224.1國際圖書分類號：621.18工學(xué)博士學(xué)位論文揮發(fā)分反應(yīng)特性和立體分級燃燒對NOx排放的影響博士研究生：張曉輝導(dǎo)師：孫紹增教授申請學(xué)位：工學(xué)博士學(xué)科、專業(yè)：熱能工程所在單位：能源學(xué)院答辯日期：2008年6月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)摘要I摘要結(jié)合我國目前經(jīng)濟(jì)發(fā)展及能源利用狀況，開發(fā)出具有低成本、高效、安全的燃燒法脫除NOx排放技術(shù)已成為控制污染物排放的一個重要目標(biāo)。本文以此為出發(fā)點(diǎn)，對電站鍋爐燃煤過程中的N

2、O析出影響因素展開機(jī)理研究，并通過在不同負(fù)荷機(jī)組上進(jìn)行工業(yè)驗證，開發(fā)出立體分級低NOx燃燒系統(tǒng)。首先對我國某高揮發(fā)分煙煤展開熱重—紅外光譜儀聯(lián)用（TGFTIR）機(jī)理試驗研究，采用CoastsRedfern積分法對熱解動力學(xué)參數(shù)進(jìn)行求解，發(fā)現(xiàn)當(dāng)n＝1時其相關(guān)系數(shù)最佳，建立了升溫速率為20、40和80Kmin時的熱解動力學(xué)模型，動力學(xué)模型模擬結(jié)果與試驗結(jié)果吻合較好；同時，深入研究了熱解條件對揮發(fā)分析出產(chǎn)物及含量的影響，確定了在不同升溫速率下

3、的CH4、CO等主要析出產(chǎn)物及含氮化合物（NH3）占原煤的質(zhì)量份額。隨后，把熱重試驗結(jié)果，與FGDVC模型的計算結(jié)果進(jìn)行對比，二者吻合較好，說明該熱解模型可以用于描述我國煙煤的熱解過程及產(chǎn)物。對真實燃燒條件下的揮發(fā)分組分及含量進(jìn)行計算，采用GRI3.0反應(yīng)機(jī)理的PFR反應(yīng)器模型，對不同化學(xué)當(dāng)量比下的燃料N生成NO的轉(zhuǎn)化率“CR”進(jìn)行計算。發(fā)現(xiàn)隨著化學(xué)當(dāng)量比的增加，NO轉(zhuǎn)化率逐漸降低。得出在燃燒法脫除NOx所采用的高化學(xué)當(dāng)量比燃燒條件下，

4、NOx完全轉(zhuǎn)化達(dá)到穩(wěn)定需要較長時間，約為0.2s左右，并據(jù)此確定了對于高揮發(fā)分煙煤，為了達(dá)到降低NOx排放的目的，由主燃燒區(qū)至燃盡區(qū)的停留時間不能少于0.32s的結(jié)論。從而確立了面向電站鍋爐的立體分級燃燒系統(tǒng)方案。分別對中儲倉式和直吹式制粉系統(tǒng)鍋爐機(jī)組開展工業(yè)試驗研究，在保證機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行基礎(chǔ)上，NOx排放濃度取得大幅度降低，其中50MW中儲倉式制粉系統(tǒng)鍋爐機(jī)組可將NOx排放量控制在450mgm3以下；對200MW直吹式制粉系統(tǒng)鍋爐機(jī)組進(jìn)

5、行改造后，可將NOx排放量有效控制在350mgm3以下，最低可降至250mgm3左右，取得了巨大的經(jīng)濟(jì)及社會效益，從而在不同容量機(jī)組上驗證了前期機(jī)理研究方案的可靠性。最后，采用驗證后的模型和計算方法對不同容量機(jī)組上的燃燒及NOx排放進(jìn)行模擬，采用結(jié)合FGDVC熱解模型的FLUENT后處理平臺，對NOx排放水平進(jìn)行模擬計算，結(jié)果與試驗值吻合較好，驗證了模型的穩(wěn)定性和可靠性。為低NOx燃燒技術(shù)改造結(jié)果的預(yù)報奠定了模擬研究基礎(chǔ)。本研究工作對推