检索结果-南通市图书馆

作者：齐一鸣东北电力大学

学位级别：硕士

随着工业发展的进程不断加深,工业能源在能源消费中所占的比重大大提高,降低工业能耗、提高能源利用率以及发展替代传统化石燃料的绿色可再生能源一直是国际能源研究领域的热点和前沿。氨作为可大规模利用的零碳燃料,如在燃煤锅炉中作... 详细信息

随着工业发展的进程不断加深,工业能源在能源消费中所占的比重大大提高,降低工业能耗、提高能源利用率以及发展替代传统化石燃料的绿色可再生能源一直是国际能源研究领域的热点和前沿。氨作为可大规模利用的零碳燃料,如在燃煤锅炉中作为煤的替代燃料直接利用,既能有效降低CO2排放,又能大大提高氨燃烧稳定性,且在合适的工况下也可获得较低的NOx排放。由于燃烧过程的复杂性,为了深入研究氨煤混合燃烧过程的燃烧特性及污染物排放生成机理,需要借助数值模拟手段进行详细的研究。本文以某电厂330MW电站锅炉为原型,应用化学反应动力学软件Chemkin,根据锅炉燃烧热态流场特征,划分化学反应区,建立锅炉燃烧的零维反应器网络模型,从化学反应角度研究氨煤混燃过程中的燃烧特性及NO等产物的生成机理和主要影响因素。具体的研究思路可以归结于以下两个方面:一是通过改变掺氨比例及掺氨位置,进行不同工况下锅炉反应器网络内的燃烧特性及元素N的反应动力学分析,得到排放特性最佳时的工况条件和影响最大的工况类型,建立NOx的生成与分解模型;二是通过改变过量空气系数、锅炉负荷及燃尽风率等关键参数,分析参数变化时反应器网络燃烧区域内H/OH等自由基浓度的变化趋势及分布规律,为不同工况下NOx排放差异提供了合理的机理解释。研究结果表明:在火焰区喷入氨气可以获得最低的NO排放;CO、CO2的排放随着掺氨比例的升高呈线性下降,煤粉掺氨燃烧通过降低煤炭使用量从源头上实现碳减排。NO的排放随着掺氨比例的升高呈先上升后下降的变化趋势,这是由于NH3→NO生成路径的初始步骤（NH3的脱氢反应）与NO的生成均需要消耗大量的H/OH自由基,掺氨比例过高NH3的脱氢反应会消耗大量的H/OH自由基,从而抑制了NO的生成。随着过量空气系数、锅炉负荷及燃尽风率的改变反应器NO浓度趋势均有不同程度的增大或减小,因为工况的改变通过影响OH/H自由基的摩尔分数从而促进或抑制了NH3→NHi→HNO/N→NO反应的进行。

关键词：氨煤混合燃烧化学反应动力学 NOx排放零维数值模拟 CO2减排

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燃煤锅炉氨煤混合燃烧工业尺度试验研究

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洁净煤技术 2022年第3期28卷 193-200页

作者：牛涛张文振刘欣胡道成王天堃谢妍王赫阳烟台龙源电力技术股份有限公司山东烟台264006 国家能源投资集团有限责任公司北京100011 国电电力发展股份有限公司北京100101 天津大学机械工程学院天津300350

我国是以燃煤发电为主的国家,为减少燃煤电厂CO_(2)排放,发展替代燃煤的低碳燃料及相应的燃烧技术十分迫切。与氢气相比,氨的储存和运输成本低,更加安全可靠,是一种更具发展潜力的能源载体和载氢低碳燃料。以氨替代部分燃煤,采用氨与煤... 详细信息

我国是以燃煤发电为主的国家,为减少燃煤电厂CO_(2)排放,发展替代燃煤的低碳燃料及相应的燃烧技术十分迫切。与氢气相比,氨的储存和运输成本低,更加安全可靠,是一种更具发展潜力的能源载体和载氢低碳燃料。以氨替代部分燃煤,采用氨与煤在锅炉中混合燃烧的方式,是现阶段降低燃煤机组CO_(2)排放一个现实可行的技术选择。为验证工业尺度燃煤锅炉氨煤混合燃烧技术的可行性,设计搭建了世界最大容量的40 MW_(th)燃煤锅炉氨煤混合燃烧试验系统,包括全尺度氨煤混燃燃烧器和氨气供应系统,并在此试验台实现了0~25%混氨比例(按热值)的氨煤混合燃烧试验。结果表明,在所有混氨比例下锅炉皆具有良好的稳燃与燃尽性能,且氨煤混燃条件下煤粉的燃尽优于纯燃煤工况;通过分级燃烧,在高混氨比例下可实现锅炉NO_(x)排放低于燃煤工况。然而,燃尽风率大于20%后,进一步增加燃尽风率对降低NO_(x)排放效果不显著,但会显著增大锅炉的CO排放和飞灰含碳量,影响锅炉效率。因此,燃煤锅炉氨煤混合燃烧存在最优燃尽风率,使锅炉NO_(x)排放与燃尽均处于较优水平。锅炉运行氧量对NO_(x)排放和NH_(3)燃尽有显著影响,随运行氧量降低,锅炉NO_(x)排放显著下降,NH_(3)排放快速上升;存在一个锅炉最佳运行氧量区间,在此区间内锅炉NO_(x)与NH_(3)排放皆可保持在较低水平。工业尺度试验研究验证了燃煤锅炉氨煤混合燃烧技术的可行性,明晰了影响锅炉燃尽与NO_(x)排放的关键因素,为我国燃煤机组实现CO_(2)大幅度减排提供了一条极具潜力的技术发展方向。

关键词：燃煤锅炉 CO_(2)减排氨煤混合燃烧氮氧化物(NO_(x)) 氨排放

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