混煤掺烧方式对混煤燃尽率和NOx排放影响的实验研究

作     者：汪涂维 

作者单位：华中科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：方庆艳

授予年度：2015年

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] 

主      题：混煤燃烧 沉降炉 燃尽率 NOX排放 

摘      要：混煤掺烧是目前我国电厂的普遍现象,混煤的工业分析、元素分析,发热量等特性在混合后符合可加性,而着火,燃尽,结焦,污染物排放等特性是不可加的,并不能用线性可加性进行预测。选择合理的混煤掺烧方式和运行条件,是提高混煤燃烧效率和降低污染物排放较为有效的方法。本文设计并搭建了可以实现炉外、炉内两种掺烧方式的沉降炉实验台架,以四种单煤及其两两混煤为研究对象,进行了炉外掺烧方式与炉内掺烧方式下混煤燃烧特性的基础性实验,考察了不同掺烧方式下掺烧比例、掺烧煤种、空气过量系数对混煤燃尽特性以及NOX排放的影响。本文首先设计并搭建了具有两根给粉管的沉降炉实验台架,可以实现炉外、炉内两种掺烧方式。在炉外掺烧方式中,掺烧煤种先混合好,再进入反应管;在炉内掺烧方式中,掺烧煤种按比例经由两根给粉管分别进入反应管,通过控制给粉管的长度差来实现不同的混煤混合时间。可靠性与重复性实验表明,沉降炉温度可以达到设定温度且分布均匀,重复性良好。然后进行了四种单煤及其两两混煤在炉外掺烧方式下的燃烧特性实验。对于大差异特性混煤,随着易燃煤的掺烧比例的增加,混煤燃尽率先增大后减少、然后再增大,对于小差异特性混煤,随着易燃煤的掺烧比例的增加,燃尽率整体逐步升高;混煤燃烧时会同时受到易燃煤的促进作用(易燃煤优先燃烧,提高燃烧区域的局部温度,有利于难燃煤着火与燃烧提前)与抑制作用(易燃煤反应快,抢先燃烧消耗大量氧气,导致难燃煤燃烧处于欠氧状态而燃尽恶化)的同时影响,促进作用随着掺烧煤种燃烧性能差异程度,过量空气系数的增加而增加,随易燃煤掺烧比例增加而降低,抑制作用随掺烧煤种燃烧性能差异程度,易燃煤掺烧比例增加而增加,随过量空气系数增加而降低;混煤燃烧NOX的排放与计算线性NOX浓度值比较接近。最后进行了对四种单煤的两两混煤在炉内掺烧方式下的燃烧特性实验。炉内掺烧方式会同时削弱混煤燃烧中存在的促进、抑制作用,削弱的程度随掺烧煤种的燃烧性能差异程度增加而增加,随混煤混合时间增加而降低;采用炉内掺烧方式时NOX排放量相比于炉外掺烧方式低,并且随着混煤混合时间、掺烧煤种的燃烧性能、易燃煤掺混比例和过量空气系数的增加而降低。