,粉循环流化床预热燃烧系统,揭示无烟煤粉预热机制

【摘要】我国是一个以煤炭为主要能源的国家，其中耐火无烟煤占煤炭总产量的17%。由于煤炭资源的紧缺，越来越多的无烟煤直接用于发电，近年来其份额还在不断增加。同时，低阶煤梯级利用技术产生大量几乎没有挥发分的半焦，也需要用于燃烧发电。但由于无烟煤和半焦的挥发分含量低，固定碳含量高，着火困难，低负荷条件下燃烧稳定性差，飞灰含碳量高，氮氧化物排放量高。基于预热和强化燃烧的基本理论，建立无烟煤粉循环流化床预热燃烧系统，揭示无烟煤煤粉的预热机理，探索预热燃料的高效燃烧方法，以实现无烟煤煤粉稳定高效燃烧和低排放。污染物。统一。在无烟煤粉循环流化床预热燃烧试验台上对无烟煤粉的预热特性、预热燃料的燃烧特性、煤氮向氮氧化物的转化过程和脱硫特性进行了实验研究。流化床主要运行参数和下燃室布风方式对预热的影响，无烟煤粉燃烧及氮氧化物排放[J]. 无烟煤粉在低空气当量比条件下在循环流化床中进行部分热解、气化和燃烧，其温度可加热到800℃以上。无烟煤粉在循环流化床中预热后，粒径减小，比表面积和孔容增加，炭粒变得疏松多孔，预热后燃料的物理性能大大提高。

煤中的氮在预热过程中析出转化，析出的煤中氮主要被还原为NH3和N2。煤N的减少更有利于NOx的减少。煤中各组分的转化率随着预热温度和CFB空气当量比的增加而增加。无烟煤粉在循环流化床中的预热温度超过800℃。预热燃料和高温气体进入下降燃烧室后，与空气相遇，进行快速高效的燃烧反应。无烟煤粉预热后燃烧稳定，向下燃烧室温度分布均匀，预热后燃料燃烧无着火延迟，燃烧速率处于扩散燃烧控制区。%。无烟煤粉经预热后，其燃烧特性和燃尽特性都有很大改善。煤粉循环流化床预热技术与空气分级燃烧技术相结合，在降低氮氧化物排放的同时提高煤粉燃烧稳定性和燃尽效率，具有明显优势。特别是无烟煤，在无尾脱硝装置的情况下，NOx排放量最低可达103mg/m3（6%O2)，接近国家排放法规限值。煤粉中NOx排放量和燃料N对 NOx 的转化率随着煤粉粒度的增加而降低：随着预热温度的升高，先下降后上升，在预热温度为900℃时达到最低值；增加和减少。随着还原区空气当量比和总过量空气系数的增加，还原区停留时间的缩短，NOx排放量增加。在循环流化床中加入石灰石对系统的SO2减排效果显着。脱硫效率可达50%以上。在循环流化床中加入石灰石对系统的SO2减排效果显着。脱硫效率可达50%以上。在循环流化床中加入石灰石对系统的SO2减排效果显着。脱硫效率可达50%以上。

脱硫反应发生在循环流化床中，最重要的脱硫反应是H2S与CaO的反应。循环流化床添加石灰石对NOx排放的影响与煤种有重要关系。在东升褐煤和大同烟煤的预热燃烧中，石灰石的加入对NOx减排有很大的促进作用；而在阳泉无烟煤和神木半焦的预热燃烧中，石灰石的添加基本降低了NOx的排放。没有效果。研究结果表明，无烟煤粉循环流化床预热燃烧技术可以实现无烟煤粉煤基低挥发分燃料的稳定、高效、清洁燃烧。

【作者】欧阳子渠；

【导师】卢庆刚；朱建国；

[作者基本信息] 中国科学院研究生院（工程热物理研究所），热能工程，2014，博士

【关键词】无烟煤；循环流化床；预热；燃烧; 污染物排放；

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