富氧燃燒條件下煤中硫的析出特性及NOx控制的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、節(jié)能減排和能源高效清潔利用一直是社會(huì)共同關(guān)注的焦點(diǎn)問題，富氧燃燒技術(shù)是現(xiàn)階段 CCUS技術(shù)中最適合發(fā)展的 CO2減排途徑，而且最可能實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有機(jī)組的大規(guī)模碳減排改造利用?，F(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)外富氧燃燒技術(shù)的研究仍在廣泛開展和進(jìn)行中，但是煤結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和不同煤種富氧燃燒特性的差異很大，針對(duì)這個(gè)原因?qū)Σ煌悍N進(jìn)行富氧燃燒實(shí)驗(yàn)研究，研究煤粉的燃燒特性和污染物釋放特性研究十分必要。基于這樣的工程背景，本文以熱力工況與實(shí)際煤粉鍋爐相似的沉降爐實(shí)驗(yàn)臺(tái)為煤粉

2、燃燒為平臺(tái)，借助熱重分析儀(TGA)，煙氣在線分析儀、傅里葉變換紅外光譜儀(FTIR)、氣相色譜儀和激光粒徑分析儀等分析手段，通過理論分析和實(shí)驗(yàn)測(cè)量相結(jié)合的方法，以煤粉在富氧和空氣中燃燒的反應(yīng)理論為指導(dǎo)，選取火電廠典型的神華煙煤(SH)和安順無(wú)煙煤(AS)，從元素分析和工業(yè)分析，燃燒過程中主要?dú)鈶B(tài)產(chǎn)物CO和H2的釋放特性，含硫氣相產(chǎn)物(SO2、H2S、COS)的釋放特性，NOx的釋放特性，煤粉的燃盡特性，總硫釋放特性和空氣分級(jí)條件下NO

3、的還原特性等方面對(duì)富氧燃燒和空氣燃燒兩種不同的燃燒環(huán)境下，通過改變?nèi)紵龝r(shí)的風(fēng)粉當(dāng)量比(α)、爐溫和燃燒距離等條件，探討富氧燃燒在燃燒和污染物排放方面與空氣燃燒中的的聯(lián)系和差異。研究表明：
　　CO和H2的釋放量隨當(dāng)量比α的增大而顯著減少，并且在α=1附近減少為0，但是隨溫度的變化并不明顯。CO和 H2的釋放量受煤種的影響。富氧燃燒中 CO2的氣化作用不能忽略。可燃物釋放率是由燃燒環(huán)境中的氧濃度、CO2濃度和煤種的活性共同決定的，高

4、氧濃度、高CO2濃度和高揮發(fā)分含量有助于煤粉的燃盡。
　　煤粉在富氧環(huán)境下燃燒時(shí)SO2是主要的氣相含硫產(chǎn)物，煤粉硫含量越高，SO2的出口濃度越高。氣相硫產(chǎn)物中只有少量的 H2S和 COS，其釋放濃度與燃燒環(huán)境中的H2、CO以及活性炭含量呈正相關(guān)。富氧燃燒中高濃度的氧氣通過促進(jìn)煤粉的燃燒從而加快硫的釋放。氣相硫產(chǎn)物(H2S和COS)受當(dāng)量比的影響很大，濃度會(huì)隨著當(dāng)量比的增大而迅速降低，當(dāng)燃燒環(huán)境為弱氧化性氣氛時(shí)，H2S和 COS濃度

5、降為0。SH和AS硫釋放率與煤種和硫含量有關(guān)。當(dāng)煤中硫含量較低，揮發(fā)分含量較高時(shí)，煤粉的硫釋放率滯后于可燃物釋放率；反之當(dāng)煤中硫含量較高，揮發(fā)分含量較低，煤粉難燃，但其硫元素反而會(huì)大量釋放，導(dǎo)致硫釋放率大于可燃物釋放率。
　　隨著當(dāng)量比和溫度的提高，煤粉燃燒速率加快，燃燒環(huán)境中氧化氣氛加強(qiáng)，揮發(fā)分氮和焦炭氮被氧化的比例提高，使得NO的出口濃度增加。神華煙煤(SH)揮發(fā)分比例高，煤種活性高，在燃燒的初始階段，NO被大量還原，濃度很低

6、。而安順無(wú)煙煤(AS)揮發(fā)分含量低，灰分高，燃燒速率慢；開始階段氧化性氣氛強(qiáng)，使得含氮物質(zhì)被大量氧化為NOx，在燃燒后期，煤粉加快燃燒，氧氣大量消耗，含氮物質(zhì)開始大量釋放，NO被大量還原為成為N2。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)對(duì)于SH，富氧環(huán)境促進(jìn)了NO的還原；對(duì)于 AS，則促進(jìn)了含氮物質(zhì)的氧化。保持總風(fēng)量恒定的條件下，燃盡風(fēng)(OFA)的加入對(duì)NO的還原作用明顯。隨著OFA風(fēng)比例的增大，NO出口濃度降低的比例先增大后減小。最佳OFA比例與燃燒氣氛和煤種有關(guān)