200kW煤纯化-燃烧和宽负荷NOx排放特性
韩绍博1
任强强1
杨少波2
崔瑞芳1
胡玉洁1
1.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 1000492.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
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NOx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、H2 和CH4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N2,53%负荷下仅有1.27%的N转化生成了NO,NOx排放最低可以达到47.38 mg/m3,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;NOx首先以N2O和NO2 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.
关键词：宽负荷煤炭纯化燃烧NOx排放N元素转化
分类号：X701(一般性问题)TQ534(煤化学及煤的加工利用)
资助基金：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)
论文发表日期：2024-10-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：11( 4060-4070 )
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