污泥燃烧过程中NOx排放特性的实验研究

在立式管式炉上进行了石化污泥和市政污泥的燃烧实验,研究了含水率、燃烧温度和污泥类型对于NOx排放特性的影响.通过控制干燥时间得到了不同含水率的污泥.研究结果表明,在含水率为5%~35%的范围内,石化污泥和市政污泥燃烧过程中的NOx排放量均随着含水率的升高而降低;在温度为700~900℃的范围内,两种污泥燃烧过程中的NOx排放量则随着温度的升高而增加;石化污泥的金属氧化物含量更高,使得在燃烧过程中的NOx排放量更大.并从NOx的生成机理上对这些结论作了具体的分析,解释了不同因素对NOx排放量的影响.     

天然气再燃降低NOx排放的实验研究

在煤粉燃烧的20 kW一维热态实验炉上进行了天然气再燃的实验,通过改变主燃料的种类、再燃区过量空气系数、再燃燃料的组成和再燃区温度等实验工况,以分析再燃时各种因素对煤燃烧过程中NOx生成量的影响规律.研究表明:煤粉中的挥发分含量越高,脱氮效率也越高;再燃区天然气的输入比例越高,主燃区燃烧所生成的NOx在再燃区被还原效果也越显著;再燃区温度不宜过高,否则热力型NOx生成量增多,从而降低了脱氮效率;石油气也可以作为再燃燃料,并且在合理工况下,其再燃效果与天然气作为再燃燃料时的再燃效果差不多,但总体上,天然气略优于石油气.     

基于TG-FTIR的印染污泥与烟煤掺烧特性研究

采用热重红外联用仪研究了印染污泥与烟煤的掺混燃烧过程.结果表明:污泥燃烧存在3个主要阶段,分别对应于150~350℃区间纤维类挥发分的析出和燃烧、350~500℃区间细菌蛋白质等高分子有机质的燃烧以及500℃后无机染料矿物质的煅烧;烟煤中掺入印染污泥可提高着火特性,30%掺混时可降低着火点约20℃,同时综合燃烧特性指数下降;印染污泥燃烧初期活化能仅为70 k J/mol,燃烧后期活化能升至130~160 k J/mol;随烟煤中污泥添加量的增加,混合物初始阶段的活化能减小而后续燃烧阶段的活化能增大.综合分析发现,当污泥量低于20%时,对整体燃烧特性的影响较小.热重红外曲线表明:污泥与烟煤混合后,矿物质之间通过反应对污染物的行程产生影响;污泥灰分中的碱性氧化物以及起固硫催化作用的Fe_2O_3有利于将混合物中的硫固定在灰渣中;NO_x主要来源于燃料型NO_x的释放;由于污泥易于脱挥,析出小分子的可燃气体形成还原性气氛,有利于降低混合物燃烧前期NOx的生成.     

不同煤种燃烧过程中NOx形成规律的数值模拟与分析

燃煤过程对大气造成的污染正日益引起人们的关注,控制NOx的排放是煤燃烧利用研究中亟需解决的课题.采用数值模拟方法,研究不同煤种在不同燃烧温度下NOx的生成规律,并对燃烧过程中的NOx生成的影响因素及抑制方法进行分析和归纳.结果表明:中挥发分煤(mv)燃烧生成的NOx最多,低挥发分煤(lv)燃烧生成的NOx最少;热力型N...     

热解及燃烧过程中燃料氮的N2转化特性

利用气相色谱设备实验研究了国内4种煤在热解及燃烧过程中煤中燃料氮向N2的转化特性.研究结果表明:在煤的热解过程中,燃料氮能够转化为N2,煤种不同,N2的转化率也不同;神木煤氮的N2转化率最高,焦作煤最低;随热解温度的升高,燃料氮的N2转化率升高;在煤燃烧过程中,燃料氮同样能够转化为对环境无害的N2,转化率同样与温度有关且随着温度的升高而增加,但当燃烧温度达到1 100℃时,除神木煤外,其他煤中燃料氮的N2转化率均有明显下降;无论是热解还是燃烧,所研究煤中的矿物质均能够促进燃料氮向N2的转化;无论脱灰与否,低温燃烧时燃料氮的N2转化率远比低温热解时高,但在1 100℃下的热解与燃烧时,N2转化率与煤种有关.     

温度对NOx生成影响的数值模拟

煤粉的高效、低污染燃烧一直都是国际社会共同关注的焦点问题。采用非预混燃烧模型,模拟煤粉在炉膛内燃烧过程氮氧化物（NOx）的生成,分析比较了燃烧温度对热力型NOx和燃料型NOx的生成速率、炉内的组分以及煤粉颗粒在炉膛中的停留时间等的影响,并对NOx控制技术研究进行了分析与归纳,并得出结论。随着燃烧温度增高,热力型NOx成指数关系增长,燃料型NOx的生成速率是降低的,还原速率是升高的。     

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.     

“大容量燃煤锅炉安全节能减排综合技术研究及应用”项目简介

广东粤华发电有限责任公司的大容量燃煤锅炉安全节能减排综合技术研究及应用主要内容及创新点:1.从煤中氮的析出和控制的机理研究出发,寻找最佳的燃料氮控制方法。2.设计了适合于大容量燃煤锅炉的低NOx燃烧系统:     

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.     

“低氮燃烧＋SCR”技术在燃煤锅炉烟气脱硝中的应用

本文介绍了燃料燃烧过程中NOx的生成原理及控制技术,并以广州发电厂为例,详细阐述了低氮燃烧＋SCR技术在220T/H燃煤锅炉上的工程应用以及双尺度燃烧技术要点。分析了应用低氮燃烧＋SCR脱硝技术来减少NOx排放的工艺流程和技术特点,为同类锅炉提供了借鉴,该方法适合对NOx排放标准严格的地区锅炉的改造工程。     

天津市政污泥热解及燃烧动力学特性的分析

利用热重分析仪,在氮气和空气气氛下分别对天津市政污泥进行热分析实验,并采用热重、微分热重、差示扫描量热等方法分析了市政污泥的热解特性及燃烧特性.实验结果表明城市污泥燃烧热反应可分为4个阶段:水分蒸发析出、污泥有机挥发成分析出燃烧、污泥有机质及固定碳燃烧、燃烧残余物及难分解物的分解.在实验条件下,污泥样品着火温度为277.5,℃,燃尽温度为540,℃.建立了天津市政污泥燃烧动力学模型,采用连续两方程拟合的方式,得到了上述主要阶段的表观活化能Ea和指前因子A.     

城市污泥与煤混烧过程中Nox和N2O的排放特性

在热输入为0.2 MW的循环流化床试验台上进行了城市污泥与煤的混烧试验,着重研究了污泥/煤掺混质量比、空气过剩系数、二次风率等因素对NOx及N2O排放的影响.研究表明,随着污泥掺烧比例的增大,流化床密相区和稀相区的温度明显下降,烟气中NO和NO2的质量浓度均呈下降趋势,而N2O的质量浓度则明显上升;随着空气过剩系数的增加,NOx和N2O的排放质量浓度均呈增加趋势;在空气过剩系数保持不变的条件下,随着二次风率的增加,密相区的还原性气氛增强,NOx和N2O的排放质量浓度呈下降趋势.     

不同粒径城市污泥热解和燃烧动力学研究

采用德国耐驰公司STA 409pc热重分析仪,对3个不同粒径的污泥颗粒(d≤0.25mm,0.25mm0.83mm)以升温速率20℃/min在纯氮和空气气氛中进行实验,并对污泥进行了元素分析和工业分析,对金属的含量进行测定.采用MATLAB 7.11.0(R2010b)中的surface fitting tool进行平面拟合的方法计算了相关的动力学参数.结果表明,污泥的热解可以分为3个阶段:水析出阶段(100～180℃)、挥发份热解阶段(205～550℃)和部分难挥发有机物与无机物的降解阶段(550～900℃).而污泥的燃烧可以分为4个阶段:水析出阶段(100～180℃)、挥发份的燃烧阶段(180～475℃)、碳燃烧阶段(475～595℃)和无机盐分解阶段(595～900℃).不同粒径下污泥热解第2阶段活化能约为48kJ/mol,反应级数为1.5～1.8.燃烧第2阶段的活化能约为33kJ/mol,反应级数为1.1～1.8.燃烧第3阶段活化能约为176kJ/mol,反应级数为1.1～1.2.     

污泥与煤共气化过程中含磷化合物对硫元素释放规律的影响

考察了城市污泥与神府煤共气化过程中硫元素的挥发行为。结合X射线衍射(XRD)分析与热力学计算,讨论了含磷化合物对硫挥发行为的影响机理。实验结果表明:污泥中磷酸铝可与硬石膏发生反应,使混合物中硫元素在较低温度下挥发出来。当气化温度为900～1 200℃时,污泥对硫元素挥发比例影响最为显著。当气化温度为1 000℃时,含磷质量分数为0.5%与1.0%的污泥-煤混合物中,硫元素挥发比例较神府煤分别上升了19.2%和35.5%。当气化温度高于1 300℃时,样品中大部分硫元素挥发出来,污泥对混合物中硫元素挥发比例影响不显著。     

Performance of PAHs emission from bituminous coal combustion

Carcinogenic and mutagenic polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) generated in coal combustion have caused great environmental health concern. Seventeen PAHs (16 high priority PAHs recommended by USEPA plus Benzo[e]pyrene) present in five raw bituminous coals and released during bituminous coal combustion were studied. The effects of combustion temperature, gas atmosphere, and chlorine content of raw coal on PAHs formation were investigated. Two additives (copper and cupric oxide) were added when the coal was burned. The results indicated that significant quantities of PAHs were produced from incomplete combustion of coal pyrolysis products at high temperature, and that temperature is an important causative factor of PAHs formation. PAHs concentrations decrease with the increase of chlorine content in oxygen or in nitrogen atmosphere. Copper and cupric oxide additives can promote PAHs formation (especially the multi-ring PAHs) during coal combustion.     

基于骨架构建体污泥脱水及其固化土工性能研究

以含水率为98.5%的污泥为研究对象,添加粉煤灰、生石灰等无机复合调理剂进行改性处理,研究其对泥饼固化体的比阻、含水率、最大干密度、渗透系数和无侧限抗压强度等性能的影响。结果表明,添加的粉煤灰和石灰起到骨架构建体作用,处理污泥的比阻从原污泥的109 s2/g降至107 s2/g,显著改善了污泥脱水性能。在不外掺水泥等其他固化剂的条件下,脱水后的泥饼固化体7d无侧限抗压强度大于100kPa,具有优良的固化土工性能。     

城市污水污泥热解和燃烧的实验研究

利用热重分析仪对城市污水污泥分别在氮气和空气气氛下进行热解和燃烧特性实验研究,分析了污泥在不同气氛条件下热解及燃烧的反应机理,并采用微分法确定了燃烧反应的机理方程,求出污水污泥反应动力学参数活化能和频率因子.实验研究的结果为污泥流化床焚烧炉的设计计算提供理论依据.     

活性污泥作为气化用型煤粘结剂——污泥在粉煤中的分散性与型煤质量的关系

研究了活性污泥在粉煤中分散性的影响因素,以及分散性对气化用型煤质量的影响。研究结果表明,活性污泥在粉煤中分散性主要取决于煤／泥比和搅拌强度;活性污泥在粉煤中分散得越充分,得到的型煤强度越高,型煤强度的离散性也越小,相应型煤气化活性越高,残留灰渣中碳含量也越低。     

基于三维温度场可视化的锅炉NOx排放试验研究

在一台采用三维温度场可视化监控系统的300MW锅炉上进行了NOx排放规律的试验研究,得到锅炉负荷、过量空气系数、燃烧器摆角、燃尽风量、二次风配风方式和层间燃料分配等与NOx排放、飞灰含碳量、炉膛总辐射能及炉内三维温度分布的关系.试验结果表明,NOx排放与炉内三维温度分布具有很强的相关性,炉膛辐射能很好地反映炉内的燃烧状况,可为实现高效低NOx排放提供指导信息.     

O2/CO2气氛下燃煤过程中SO2排放特性实验

通过沉降炉对O2/CO2气氛和空气气氛下煤粉燃烧过程中SO2排放特性进行实验,结果表明,随燃料/氧化学当量比的增加,烟气中SO2浓度升高,单位煤生成SO2的量随燃料/氧化学当量比的增加而减少.在实验条件下,不加石灰石时,气氛和温度对SO2的生成无明显影响,SO2的生成量只与煤中含硫量以及煤的种类有关.当煤中加入石灰石后,O2/CO2气氛下SO2的排放量远小于空气气氛下,这主要是因为石灰石在O2/CO2气氛下取得的脱硫效率大大高于空气气氛下的脱硫效率.