350 MW电站燃煤锅炉NOx反应特性研究

对350 MW电站四角切圆燃煤锅炉的NOx反应特性进行了试验和数值模拟.结果表明:燃烧器氧的体积分数从3%增大到5%,NOx排放体积分数从392×10-6上升到535×10-6(氧占6%),上升幅度为33.8%.出口氧量(体积分数)为4%时,锅炉的飞灰含碳量最小,燃烧效率最高.随着氧量的增大,炉膛中心温度、炉膛截面平均温度和炉膛截面最高温度等沿高度的分布有减小的趋势,氧量从3%增大到5%,炉膛中心火焰温度的最大减小幅度为180℃.而随着氧量的增大,炉膛中心NOx体积分数、炉膛截面平均NOx体积分数和炉膛截面最大NOx体积分数等沿高度的分布有增大的趋势.炉膛截面最高温度和最大NOx体积分数沿高度的分布出现在燃烧器区域.截面平均温度和截面平均NOx体积分数沿高度分布的最大值出现在燃烧器上方5~10 m处.燃烧器区域炉膛横截面上NOx最大值出现在旋转火焰的环形区域,中心和四周的NOx体积分数较小,炉膛纵截面上的NOx最大值出现在燃烧器组喷口附近.燃煤锅炉的NOx主要在燃烧器区域生成,燃烧器区域的NOx生成速率是燃尽区域的3~5倍.     

O2/CO2气氛下燃煤过程中NOx排放特性实验研究

利用沉降炉在O2/CO2和O2/N2气氛下对煤粉燃烧过程中NOx排放特性进行实验,研究了不同停留时间、燃料/氧化学当量比、温度等因素对燃煤过程中NOx的排放特性的影响,并对2种燃烧方式下NOx的排放特性进行对比.结果表明:在O2/CO2气氛下NOx的生成量远远低于空气气氛下NOx的生成量,其主要原因是在O2/CO2气氛中高CO2质量浓度导致气氛中生成较高含量的CO,从而在未燃烧碳表面发生NO/CO/Char的反应,促进了NO还原为N2;O2/CO2气氛中没有N2,避免了热力型NOx和快速型NOx的生成;约80%的再循环烟气致使NOx的停留时间大为增加,即延长了NOx的还原反应时间,从而降低了NOx的排放.     

含钼氧化物对碳烟和NOx的催化去除特性

通过在MoO3上添加不同金属氧化物,制备了一系列含低熔点物质的催化剂．利用程序升温控制反应（TPR）,探讨了紧接触、松接触不同条件下活性组分和载体对碳烟的催化氧化及NOx还原活性的影响,分析讨论了碳烟和NOx同时催化去除机理．实验结果表明,添加K和某些金属氧化物能改善碳烟和催化剂的接触,提高催化活性．NiO的添加使得NOx转换效率达到最高（38％）,CuO的添加使得碳烟的起燃温度最低,不同载体的催化活性顺序为TiO2〉SiO2〉ZrO2〉Nb2O5〉Al2O3．     

乙醇-柴油在线混合燃料的燃烧排放特性

为了改善柴油机在不同工况时的排放,建立了超声波乙醇柴油在线混合装置,以实现适时混合不同比例的乙醇柴油燃料。在一台柴油机上试验研究了这种在线混合燃料的燃烧与排放特性,结果表明:随着混合燃料中乙醇体积分数的增加,碳烟排放明显降低,其最大降幅达74%,而且燃烧持续期缩短;但在中、高负荷工况NOx排放明显增多,因此尚需采取措施降低乙醇柴油混合燃料燃烧时的NOx排放。在一台可视化发动机上的研究结果表明:随着乙醇体积分数的增加,燃烧持续期也缩短,而且火焰亮度降低,碳烟形成得到了抑制。     

一种用于同时去除NOx和碳烟的新型高效催化剂

同时用K和Cu分别部分取代钙钛矿型催化剂LaMnO3上的La和Mn,得到了催化剂La0.8K0.2Cu0.05Mn0.95O3.采用程序升温反应(TPR)方法对催化剂同时催化去除NOx和碳烟的活性及选择性进行评价;在350°C温度条件下进行恒温反应,利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等分析手段考察催化剂在恒温反应前后的物理化学性质变化,并评价催化剂的稳定性.实验结果表明:该催化剂在同时去除NOx和碳烟方面具有较高的活性和选择性,NO向N2的最大转化率和碳烟的起燃温度分别为58%和280°C;催化剂具有良好的稳定性,长时间热处理后催化剂的物理化学性质保持不变.     

鞍山式赤铁矿预选粗精矿悬浮态磁化焙烧—磁选试验研究

采用实验室间歇式悬浮态反应炉作为磁化焙烧装置,以高纯N2和H2的混合气体作为还原气体,考察450~700℃下某鞍山式赤铁矿预选粗精矿磁化焙烧—磁选的影响因素。研究结果表明:在气体流量为8 m3/h、反应温度为650℃、H2体积分数为40%及物料循环3次的条件下,焙烧物料经磁场强度80 k A/m的戴维斯磁选管分选后,可获得Fe质量分数为65.46%、回收率88.10%的优质铁精矿。     

CFD耦合化学动力学模拟EGR对柴油机燃烧的影响

研究了柴油机低速部分负荷工况引入不同EGR对缸内燃烧排放特性的影响.将CHEMKIN-Ⅱ化学反应求解器集成到KIVA 3V Release 2程序中,用正庚烷化学反应机理替代柴油燃烧,建立柴油机缸内燃烧数值模拟模型;结合试验数据,模拟分析喷油时刻保持不变,EGR率(废气再循环)从0%增加到60%的燃烧过程、NOx和碳烟排放.结果表明:引入大比例EGR后点火延迟明显增长,燃烧相位推迟,燃烧温度降低;较低燃烧温度避开了NOx的高浓度生成区,EGR率60%时NOx排放比无EGR时降低93.5%;但高EGR率未使燃烧路径避开碳烟生成区,加之较低的氧浓度不利于碳烟的氧化,碳烟排放增高.     

含锌粉尘团块脱锌行为研究

通过正交实验分析焙烧温度、碳氧物质的量比、水分质量分数、碱度和CO_2体积分数5个关键因素对含锌粉尘的脱锌过程的影响,利用热力学软件Factsage计算分析实验温度范围内锌、铁的还原优势,并且通过扫描电镜(SEM)和X线衍射分析(XRD)Zn和Fe元素在焙烧过程中的还原行为。研究结果表明:温度是影响脱锌率最主要的因素,脱锌率随着温度的升高而显著增加。达到1 200℃时Zn单质几乎能和Fe单质同时被还原出来。脱锌的最佳工艺参数如下:温度为1 200℃,碳氧物质的量为1.0,水分质量分数为10%,碱度为2.0,CO_2体积分数为65%,在此最佳工艺条件下团块脱锌率达到82.66%。     

EGR率对正丁醇/柴油燃烧过程及排放的影响

采用不同EGR率,对柴油机燃用含正丁醇质量分数为10%的混合柴油(N10)进行了台架试验,研究了EGR率对燃用正丁醇/柴油的燃烧过程与排放的影响.结果表明:相同工况下,随着EGR率的增加,最大爆发压力下降,压力急剧升高点所对应的曲轴转角后移,主燃烧开始时刻和瞬时放热峰值也发生明显后移,滞燃期有所延长,放热峰值逐渐下降;柴油机HC,CO,碳烟排放随着EGR率的增加而有所升高,但碳烟排放仍低于柴油;NOx排放随着EGR率的增加而逐渐降低,且高负荷时,降低趋势更为明显,负荷为75%时,与EGR率为0相比,EGR率为10%时NOx排放降低了47.2%,EGR率为20%时NOx排放降低了86.3%.     

煤燃烧过程中吡啶型氮迁徙规律的实验研究

为了解煤燃烧过程中NOx的生成机理,选用纯净杂环化合物吡啶作为煤中氮元素有机形态的模型化合物,对其热解及氧化规律进行实验研究.红外光谱仪分析结果表明:吡啶杂环在750℃时开始裂解;在850℃时腈类物质生成量最大;高温下含氮产物几乎全部以HCN的形式存在;N2O主要由腈类物质转化而成;从氧气的摩尔比等于6 0开始,随着氧气量的增加,N2O的生成量急剧增加.在缺氧状态下,高浓度CO造成的还原气氛使NOx生成受到很大程度的抑制.当温度高于850℃时,N2O向NO、NO2转化,当温度大于1000℃时,N2O全部转变为NO、NO2.NO、NO2主要由HCN裂解转化而成.