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活性焦低温催化氧化脱硝影响因素及机理

洁净煤技术 2018年第2期24卷 108-113页

作者：张媛王乃继肖翠微梁兴张鑫煤炭科学技术研究院有限公司节能工程技术研究分院北京100013 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室北京100013 国家能源煤炭高效利用与节能减排技术装备重点实验室北京100013

为了研究活性焦低温催化氧化NO特性,采用长周期试验,搭建固定床反应器试验台架,按照煤粉工业锅炉实际烟气组分模拟配制试验烟气。重点分析反应温度、O_2体积分数、空速及SO_2体积分数对脱硝效率影响,同时对反应前后的活性焦进行红外及... 详细信息

为了研究活性焦低温催化氧化NO特性,采用长周期试验,搭建固定床反应器试验台架,按照煤粉工业锅炉实际烟气组分模拟配制试验烟气。重点分析反应温度、O_2体积分数、空速及SO_2体积分数对脱硝效率影响,同时对反应前后的活性焦进行红外及热重分析。结果表明:当温度由50℃升到90℃时,活性焦脱硝效率显著下降,有效脱硝时间由81 h降到2.3 h;当O_2体积分数由0提高到10%时,有效脱硝时间由0.6 h提高到35 h;空速由500 h^(-1)升高到2 500 h^(-1)时,有效脱硝时间由15 h降到0.26 h;SO_2体积分数由0提高到200×10^(-6)时,有效脱硝时间由15 h降到1.6 h。红外及热重分析结果表明,低温时NO被催化氧化为NO_2,且大部分NO_2被活性焦吸附。

关键词：活性焦低温催化氧化脱硝

工业煤粉锅炉多通道逆喷旋流燃烧器燃烧特性及NOx排放试验研究

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工业煤粉锅炉多通道逆喷旋流燃烧器燃烧特性及NOx排放试验研究

中国煤炭学会煤粉锅炉专业委员会成立大会暨第一届学术交流会

作者：刘鹏中牛芳王学文王鹏涛于硕王乃继煤科院节能技术有限公司煤炭资源高效开采及洁净利用国家重点实验室煤炭科学研究总院

工业煤粉锅炉的清洁高效燃烧与其核心燃烧装置旋流燃烧器的性能密切相关。为了研究适用于工业煤粉锅炉的14 MW多通道逆喷旋流燃烧器性能,以热态台架和工业炉为基础进行煤粉燃烧试验,通过高温热电偶、烟气分析仪、高速工业摄像机和飞灰... 详细信息

工业煤粉锅炉的清洁高效燃烧与其核心燃烧装置旋流燃烧器的性能密切相关。为了研究适用于工业煤粉锅炉的14 MW多通道逆喷旋流燃烧器性能,以热态台架和工业炉为基础进行煤粉燃烧试验,通过高温热电偶、烟气分析仪、高速工业摄像机和飞灰收集装置对预燃室内温度和组分分布、预燃室外火焰形态和尺寸、炉尾烟气NO含量和飞灰发热量进行测量,分析该燃烧器的燃烧特性、火焰特性及NO排放特性。试验结果表明:煤粉逆向进入到离开预燃室的燃烧过程中,绕一次风管及回流帽形成742-1 254℃、O50 000×10的高温无氧强还原气氛区域,保障煤粉快速着火稳定燃烧的同时抑制燃烧初期NO大量生成;预燃室内壁面形成75～440℃的低温空气层避免高温腐蚀现象,实现多通道逆喷旋流燃烧器长期稳定运行;可燃组分及煤焦随旋流内二次风前行导致预燃室外煤粉燃烧强度较高火焰明亮旋转前行,同周围空气进行湍流交换促进煤焦及可燃组分燃尽,同时呈长度为2 680 mm、出口直径及发散角度为770 mm和27.97。的粗短发散火焰形态;多通道逆喷旋流燃烧器应用于20 t/h工业煤粉锅炉后,炉尾飞灰低位发热量为540 kJ/kg,燃烧效率为97.92%,同时在过量三次风作用下,NO排放从预燃室内233～285 mg/Nm(9%O)增至炉尾初始排放的384 mg/Nm(9%O),运行SNCR脱硝系统条件下NO降至164 mg/Nm(9%O),满足污染物排放标准同时实现煤粉高效燃烧。

关键词：工业煤粉锅炉逆喷旋流燃烧器燃烧器空气分级燃烧及火焰特性 NOx排放

多通道逆喷旋流燃烧器不同负荷煤粉燃烧特性研究

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多通道逆喷旋流燃烧器不同负荷煤粉燃烧特性研究

中国煤炭学会煤粉锅炉专业委员会成立大会暨第一届学术交流会

作者：刘鹏中牛芳王鹏涛周建明王乃继煤科院节能技术有限公司煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室

旋流燃烧器煤粉燃烧特性与其结构参数及运行工况密切相关,是工业煤粉锅炉的研究重点。为了研究煤粉在多通道逆喷旋流燃烧器不同负荷下的燃烧特性,以热态试验台架为基础,采用高温热电偶、烟气分析仪和高速摄像机3种手段对预燃室内的温度... 详细信息

旋流燃烧器煤粉燃烧特性与其结构参数及运行工况密切相关,是工业煤粉锅炉的研究重点。为了研究煤粉在多通道逆喷旋流燃烧器不同负荷下的燃烧特性,以热态试验台架为基础,采用高温热电偶、烟气分析仪和高速摄像机3种手段对预燃室内的温度分布、组分浓度分布及预燃室外的火焰形态进行测量,分析不同负荷下煤粉在预燃室内、外的燃烧过程。试验结果表明:多通道逆喷旋流燃烧器在不同负荷下均可实现煤粉稳定燃烧,负荷最低可至35%;煤粉呈"风包火、火包粉"的径向分级燃烧状态,其中低温空气层保证预燃室结构长期稳定运行,高温无氧强还原性气氛保证煤粉快速着火稳定燃烧,同时抑制燃烧初期NO生成;低负荷运行时,煤粉燃烧过程集中在预燃室内且燃烧强度较高,温度较高其峰值均值为1 204℃,无氧区域较大强还原性气氛中CO浓度较高,预燃室外无形态稳定火焰;中高负荷运行时,预燃室内煤粉燃烧强度略低,温度较低其峰值均值为1 087℃和1 090℃,无氧区域较小强还原性气氛中CO浓度较低,燃烧过程延伸至预燃室外,形成稳定的旋流火焰,其直径和发散角度分别维持在750 mm和25°左右,火焰长度由2 627 mm延伸至3 216 mm。

关键词：多通道逆喷旋流燃烧器煤粉燃烧负荷热态台架火焰

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活性焦超低温催化脱硝及原位热再生实验研究

煤质技术 2023年第5期38卷 16-21,27页

作者：杨石王乃继王实朴李婷王志强北京天地融创科技股份有限公司北京100013

超低温催化脱硝是具有烟气成分简单、能耗低、阻力小等优点的新型脱硝工艺,而活性焦在超低温催化脱硝方面发挥重要作用,因而针对活性焦在不同气氛下的超低温催化脱硝及原位热再生实验研究,可为提升超低温催化脱硝性能提供技术支撑。利... 详细信息

超低温催化脱硝是具有烟气成分简单、能耗低、阻力小等优点的新型脱硝工艺,而活性焦在超低温催化脱硝方面发挥重要作用,因而针对活性焦在不同气氛下的超低温催化脱硝及原位热再生实验研究,可为提升超低温催化脱硝性能提供技术支撑。利用微型固定床实验装置研究超低温(≤130℃)下不同气氛(氧化和还原)对活性焦脱除NO性能及热再生中NO_(x)气体的影响规律与原位热再生机理。结果表明:活性焦在实验条件下脱除NO过程中,出口NO体积分数曲线随时间延长呈逐渐上升趋势,表明活性焦样品中的活性位不断被占据。其他条件不变,还原气氛下NO吸收量是氧化气氛的数倍,说明还原气氛更有利于活性焦对NO的脱除;温度越低,还原气氛与氧化气氛的NO脱除量差距越大,活性焦对NO的脱除性能越强。超低温氧化气氛下,活性焦对NO的脱除过程除存在吸附作用外,还存在催化氧化作用,可将NO氧化为NO_(2),并将NO_(2)吸附于活性焦孔隙表面,吸附态NO_(2)发生歧化反应,生成NO_(3)。催化氧化脱硝后的活性焦在原位热再生过程中,氧化生成的高阶NO_(x)受热又分解为NO。超低温氨气还原气氛下,除了发生NO催化氧化反应外,在还原剂NH_(3)的作用下,活性焦表面还发生NO催化还原反应,推测有部分NO的氧化产物与NH_(3)进一步反应生成硝酸铵,该3种反应是相互影响促进的关系。催化还原脱硝后的活性焦经原位热再生,催化氧化产物以NO形式释放,同时硝酸铵盐产物部分分解为N_(2)和H_(2)O。因此,还原气氛脱硝后热再生气中NO释放量与吸收量的比值比氧化气氛脱硝后的要小。随脱硝温度升高,数值随之增大,说明在实验条件下温度越高,催化还原占比越大。

关键词：超低温催化脱硝活性焦原位热再生反应气氛歧化反应脱除性能释放量

煤粉燃烧过程中AAEM的迁移机理及结渣沾污成因

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洁净煤技术 2023年第3期29卷 133-144页

作者：底一牛芳王乃继周建明煤炭科学研究总院北京100013 北京天地融创科技股份有限公司北京100013 国家能源煤炭高效利用与节能减排技术装备重点实验室北京100013

煤粉燃烧产生的飞灰导致炉膛和烟道内出现结渣沾污现象,飞灰的黏附特性受煤中碱金属/碱土金属(Alkali and Alkaline Earth Metals,AAEM)的影响,为减少飞灰在换热面上的沉积,分析其燃烧过程中AAEM的赋存形态和迁移机理,论述了AAEM蒸汽冷... 详细信息

煤粉燃烧产生的飞灰导致炉膛和烟道内出现结渣沾污现象,飞灰的黏附特性受煤中碱金属/碱土金属(Alkali and Alkaline Earth Metals,AAEM)的影响,为减少飞灰在换热面上的沉积,分析其燃烧过程中AAEM的赋存形态和迁移机理,论述了AAEM蒸汽冷凝对飞灰特性产生的影响,同时分析了飞灰在换热面上的沉积机理。结果表明,燃烧温度和AAEM赋存形态的差异导致其析出过程和析出量不同。温度升高会促进AAEM的释放,随着AAEM在萃取液中的溶解性降低,在燃烧时释放更困难;释放到气相中的AAEM在换热面或飞灰表面异相冷凝形成黏性层,增大了换热面对飞灰的捕集效率;在气相中均相冷凝形成气溶胶,气溶胶作为前驱体在后续聚并过程中形成亚微米飞灰;飞灰的沉积受分子扩散、布朗运动、涡流碰撞、热泳、重力沉降、惯性碰撞等多种因素影响,重力沉降、惯性碰撞主要影响大粒径飞灰颗粒的运动轨迹,其他因素则主要影响小颗粒的运动;在换热面上形成的沉积层会出现分层结构,沉积内层的生成主要由无机蒸汽冷凝和小粒径飞灰沉积造成,外层沉积层主要由大颗粒飞灰沉积形成。黏附在换热面上的飞灰影响锅炉热效率、高温下腐蚀金属壁面,对锅炉的安全稳定运行埋下隐患。因此部分学者提出煤粉的水洗、掺烧、吹灰、换热面涂层、结构改进等方案来减缓沉积层的形成。但由于煤中成分多变,难以准确预测对燃料结渣沾污行为,应加强不同赋存形态元素的研究、不同形态飞灰的沉积及飞灰形成过程中复杂的物理化学,为结渣沾污的防治提供理论支持。

关键词：结渣沾污 AAEM 迁移机理飞灰颗粒

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煤燃烧过程中燃料型NOx生成及还原机理研究进展

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煤燃烧过程中燃料型NOx生成及还原机理研究进展

中国煤炭学会煤粉锅炉专业委员会成立大会暨第一届学术交流会

作者：陈怀俊牛芳李美军魏琰荣龚艳艳王乃继煤炭科学研究总院煤炭科学技术研究院有限公司国家能源煤炭高效利用与节能减排技术装备重点实验室

燃料型NO是煤燃烧烟气中氮氧化物的主要组成部分,抑制燃料型NO的形成能有效降低NO的排放初值。燃料型NO的形成是一个非常复杂的物理化学过程,涉及许多相互竞争的机制,且各因素之间相互影响。煤燃烧过程中燃料型NO的生成过程主要包括:煤... 详细信息

燃料型NO是煤燃烧烟气中氮氧化物的主要组成部分,抑制燃料型NO的形成能有效降低NO的排放初值。燃料型NO的形成是一个非常复杂的物理化学过程,涉及许多相互竞争的机制,且各因素之间相互影响。煤燃烧过程中燃料型NO的生成过程主要包括:煤热解过程中挥发分N的释放过程,挥发分N和焦炭N氧化形成NO,还原性气体组分和焦炭还原烟气中NO。综述了煤燃烧过程中燃料氮的迁移转化规律,整理了对煤燃烧中氮化学反应的详细机制:煤热解过程中氮的迁移转化,均相氮化学反应机理,焦炭N的异相氧化及焦炭-NO的异相还原。讨论了各种影响因素对NO形成的影响,分析了燃料型NO形成的内在机理,为最大限度地减少煤燃烧过程中燃料型NO的形成、深度挖掘低氮燃烧奠定理论基础。

关键词：煤燃烧燃料型NOx NOx生成机理 NOx还原机理

基于Aspen Plus的煤粉工业锅炉烟气再循环研究

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广州化工 2018年第2期46卷 72-75,117页

作者：张媛陈隆肖翠微王乃继煤炭科学研究总院北京100013 煤炭科学技术研究院有限公司节能工程技术研究分院北京100013

为了减少工业锅炉NO_x排放,以20 t/h高效煤粉工业锅炉作为研究对象,使用工程软件Aspen Plus建立烟气再循环系统流程,分析烟气再循环倍率、温度以及注入位置对NO_x影响,烟气注入位置研究采用温度代替位置方法。结果表明,烟气的温度越低... 详细信息

为了减少工业锅炉NO_x排放,以20 t/h高效煤粉工业锅炉作为研究对象,使用工程软件Aspen Plus建立烟气再循环系统流程,分析烟气再循环倍率、温度以及注入位置对NO_x影响,烟气注入位置研究采用温度代替位置方法。结果表明,烟气的温度越低、循环倍率越高,NO_x排放越低。针对0.6BMCR工况得到了满足NO_x控制要求的最佳参数:再循环倍率20%~25%,再循环烟气温度130~150℃,注入位置在炉膛前部温度约为1000℃位置。

关键词：煤粉工业锅炉烟气再循环 Aspen Plus 再循环倍率

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补连塔煤低温氧化特性的热重研究

洁净煤技术 2016年第1期22卷 77-81页

作者：魏琰荣肖翠微王乃继王永英煤炭科学技术研究院有限公司节能工程技术研究分院北京100013 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室北京100013 国家能源煤炭高效利用与节能减排技术装备重点实验室北京100013

为研究煤粉的低温氧化特性,对实验煤样在不同升温速率和氧气体积分数条件下进行了热重实验,并利用Coats-Redfen积分法计算了不同实验条件下最大失重开始时的温度至燃点间的活化能。结果表明:在实验条件范围内煤样的特征温度随升温速率... 详细信息

为研究煤粉的低温氧化特性,对实验煤样在不同升温速率和氧气体积分数条件下进行了热重实验,并利用Coats-Redfen积分法计算了不同实验条件下最大失重开始时的温度至燃点间的活化能。结果表明:在实验条件范围内煤样的特征温度随升温速率的增大而升高,随氧气体积分数的增加而降低;活化能随升温速率的增大而增大,随氧气体积分数的增大而增大。同时,TG曲线随着升温速率的增加向高温段漂移,随着氧气体积分数的增大向低温段漂移,说明在一定范围内,氧气体积分数的增加可以缩短反应时间,而增大升温速率则会延长反应时间。

关键词：煤粉自燃热重特征温度动力学活化能

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铁基载氧体辅助无烟煤焦富氧燃烧动力学分析

化工学报 2022年第1期73卷 384-392页

作者：赵旭卜昌盛王昕晔张鑫程晓磊王乃继朴桂林南京师范大学能源与机械工程学院江苏南京210023 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室北京100013

流化床铁基载氧体辅助富氧燃烧下传统石英砂床料被铁基载氧体替代,铁基载氧体扩展了传统床料的“热载体”的功能,另承担了“氧载体”的角色,为调节炉内氧分布与煤燃烧过程匹配提供了新思路。本文在热重实验平台探究了10%O_(2)/90%CO_(2... 详细信息

流化床铁基载氧体辅助富氧燃烧下传统石英砂床料被铁基载氧体替代,铁基载氧体扩展了传统床料的“热载体”的功能,另承担了“氧载体”的角色,为调节炉内氧分布与煤燃烧过程匹配提供了新思路。本文在热重实验平台探究了10%O_(2)/90%CO_(2)气氛下分析纯Fe_(2)O_(3)、赤铁矿及钢渣三种铁基载氧体辅助无烟煤焦燃烧特性及动力学。结果表明,相较于纯无烟煤焦燃烧,铁基载氧体辅助燃烧下无烟煤焦的燃烧特性得到显著改善,其中燃烧速率提高29%以上,燃尽温度降低65℃以上,综合燃烧指数提升2倍以上,活化能与指前因子同步增加且表现出“补偿效应”。三种铁基载氧体中分析纯Fe_(2)O_(3)对无烟煤焦燃烧特性的改善略优于赤铁矿和钢渣,钢渣可作为流化床铁基载氧体辅助富氧燃烧的床料替代石英砂。

关键词：煤燃烧铁基载氧体反应动力学二氧化碳捕集热重分析