200 kW煤纯化-燃烧和宽负荷NO_(x)排放特性

作     者：韩绍博 任强强 杨少波 崔瑞芳 胡玉洁 HAN Shaobo;REN Qiangqiang;YANG Shaobo;CUI Ruifang;HU Yujie

作者机构：中国科学院工程热物理研究所煤炭高效低碳利用全国重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049 

出 版 物：《煤炭学报》 (Journal of China Coal Society)

年 卷 期：2024年第49卷第10期

页      面：4060-4070页

核心收录：

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

基　　金：中国科学院稳定支持基础研究领域青年团队计划资助项目(YSBR-028) 

主　　题：宽负荷 煤炭 纯化燃烧 NO_(x)排放 N元素转化 

摘      要：为了适应当今我国的能源结构和降低煤炭发电等利用过程中产生的污染物排放问题,提出了煤炭纯化-燃烧的新型煤炭反应方式,将整个煤炭的燃烧途径分为纯化和柔和燃烧2个步骤,其中纯化包括中温活化过程(对煤进行性能活化)和高温还原过程(在高温下进行煤中杂质的去除),从而实现煤的纯化和在后续反应中的N元素的定向转化和NO_(x)排放的降低。并在搭建好的200 kW纯化-燃烧试验台上,对宽负荷下系统的纯化-燃烧特性和N元素的转化机理进行了研究。结果表明,系统能够在53%~89%的负荷内实现稳定运行,纯化单元和柔和燃烧单元温度分布均匀,系统的温度随负荷的升高而增加,纯化单元的高温区位于高温还原单元底部,最高可达1378℃,而柔和燃烧单元的高温区则出现在距顶端3700 mm处。在纯化单元出口的煤气中,CO、H_(2)和CH_(4)的体积分数在89%负荷时最高可达23.28%、4.97%、1.52%,随着负荷的增加,燃料中C、H、N元素的转化率均有上升,且高温还原单元出口的元素转化率明显大于中温活化单元出口,达到了88.63%、96.83%和93.91%。大部分的N元素均生成了N_(2),53%负荷下仅有1.27%的N转化生成了NO,NO_(x)排放最低可以达到47.38 mg/m^(3),此时燃烧效率可达99.01%。对氮的迁移路径转化的研究表明,系统在柔和燃烧单元沿程并没有检测到HCN的存在;而NH3则广泛存在于三级三次风喷口前;NO_(x)首先以N_(2)O和NO_(2)的形式分布在柔和燃烧单元沿程,在四级三次风喷入后转化为NO。