中国煤炭学会煤粉锅炉专业委员会专栏（《洁净煤技术》）

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中国煤炭学会煤粉锅炉专业委员会专栏（《洁净煤技术》）

来源：洁净煤技术

专栏来自于《洁净煤技术》2022年第4期，共7篇研究成果。

行业视野: 煤化工
类别; 34个
关键词; 38位
专家; 7篇
论文; 5087IP
点击量; 2957次
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预热燃烧还原性气氛下煤中C／O／N元素的迁移特性

作者(Author)：张毅, 朱建国, 吕清刚, 张孝禹, 张嘉航, 潘飞

摘要：煤燃烧过程的深度控制是煤燃烧的最终目标。从气体和固体表面官能团转化2方面出发，针对煤粉预热燃烧过程4个还原性气氛区域内燃料的C/O/N元素迁移规律进行分析；从气体转化分析可得，整个过程的C主要以CO和CO2气体形式释放，O主要伴随碳氧化物和NOx释放，而N在预热阶段主要以N2的形式释放，在燃烧阶段主要以NO2和NO的形式释放，其含氮形式与和燃烧室顶部的距离有关；从固体官能团转化分析可得，原煤经历预热过程后，其表面的含碳双键和含氮官能团种类增多；在燃烧室的3个还原性区域内，燃料表面的含碳双键被多次消耗和生成，表面的吸附氧被多次释放和吸附，含氮官能团种类发生变化；预热半焦和400 mm处的固体样品生成的含碳双键最多，且重新生成吸附氧，因此这2个样品的活性最大；100 mm和900 mm处样品所含不稳定含N官能团种类最多，导致样品中N在这2个位置更易以气体形式释放，结果为煤燃烧过程中NOx的深度控制提供基础试验数据支撑。

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洁净煤技术

2022年第04期

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基于GRI-Mech3.0机理的甲烷／空气多孔介质燃烧特性数值分析

作者(Author)：王鹏涛, 贾楠, 刘鹏中, 崔豫泓, 牛芳

摘要：多孔介质燃烧火焰相比于常规自由火焰，具有功率密度高、可燃性极限宽、燃烧速率高和污染物排放少等优点。为了探究甲烷多孔介质燃烧火焰面及污染物排放特性，采用计算流体力学方法，结合GRI-Mech 3.0机理，针对三维氧化铝小球堆积床多孔介质燃烧器内预混气体燃烧特性进行数值模拟。分析了当量比对甲烷多孔介质燃烧火焰面、燃烧反应速率以及CO和NOx排放特性的影响。结果表明，甲烷/空气多孔介质燃烧经历了预热—燃烧—燃尽3个阶段，并在主燃区达到了温度峰值以及燃烧反应速率峰值，而在主燃区后程及燃尽区内，燃烧温度趋于均匀，这是多孔介质燃烧与传统燃烧的重要区别。当量比对甲烷/空气多孔介质燃烧整体特性的影响不存在线性关系，化学当量比Φ=1.0时，整体燃烧特性较优。NO生成特性方面，受热力型NO生成机制的影响，多孔介质燃烧场内NO浓度先迅速上升，而后由于还原性气氛增强，GRI-Mech 3.0机理中涉及NO还原反应消耗了一定浓度的NO。

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洁净煤技术

2022年第04期

857

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煤粉预热低NOx燃烧技术进展

作者(Author)：王帅, 刘洋, 刘愿武, 牛艳青, 朱广庆, 薛旭峰, 惠世恩

摘要：燃烧过程中控制NOx生成是最直接经济有效的低NOx燃烧技术。煤粉预热-燃烧技术以其巨大的低NOx燃烧潜力逐渐得到重视。煤粉预热-燃烧技术降低NOx生成的主要思路在于：煤粉进入炉膛燃烧前，通过设置独立的高温低氧强还原性物理空间对煤粉进行预热，挥发分在预热区内快速析出并进行相应转化，促进挥发分N的释放并增加挥发分N还原为N2的比例，从而降低煤中N被氧化成NOx的概率；在此基础上，通过结合空气分级和MILD燃烧等低NOx技术对预热产物进行相应的燃烧组织，进一步降低预热产物燃烧过程中NOx的生成。现阶段煤粉预热-燃烧技术根据预热热源与装置的不同可以分为燃气辅热式煤粉预热-燃烧技术、流化床煤粉预热-燃烧技术、燃烧器煤粉预热-燃烧技术。其中燃烧器煤粉预热-燃烧技术通过优化设计，将煤粉自预热技术与径向及轴向多级逐级配风技术、燃料浓淡分离与分级送粉等技术有机结合，在保证高效低NOx同时，具备低成本与改造灵活性的优势。实际应用结果表明：燃烧器煤粉预热在运行稳定性、变负荷适应性及低NOx燃烧方面均表现出优异性能。

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洁净煤技术

2022年第04期

828

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氧分级对准东煤富氧燃烧NOx生成与积灰特性的影响

作者(Author)：孙瑞金, 王长安, 赵林, 王超伟, 马成果, 车得福

摘要：准东煤储量丰富，但由于其碱及碱土金属含量较高，会导致严重的换热面沾污问题，影响锅炉效率和运行安全。富氧燃烧有望实现准东煤的清洁利用，且分级条件下的富氧燃烧可进一步降低NOx排放，但同时也会影响煤中矿物质演变。目前氧分级对高碱煤燃烧积灰的影响规律鲜有研究，氧分级对NOx和积灰的耦合作用尚不明确。利用两段炉试验系统，研究富氧分级燃烧条件下高碱煤燃烧过程中的NOx生成和积灰特性。试验结果表明，富氧条件下烟气中的NO体积分数远低于空气条件，富氧气氛下的NO体积分数仅为80×10-6左右，而空气气氛下NO体积分数已超过170×10-6。相同O2体积分数下（21%），富氧条件下的灰沉积倾向弱于空气条件，富氧条件下为26.20 mg/g，而空气条件下为16.45 mg/g，证明了富氧燃烧的优越性。随着主燃区O2体积分数的增加（25%～60%），准东煤的燃料N转化率及灰沉积倾向逐渐升高，积灰的整体结构更加致密，积灰颗粒之间的团聚和黏连现象严重，独立存在的灰颗粒数量明显减少，颗粒表面的凹坑不断发育，出现较多的孔隙结构，烧结现象逐渐加剧。该研究有利于加深对高碱煤富氧分级燃烧下的积灰和NOx生成特性的认识，为促进高碱煤的安全清洁利用提供借鉴。

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洁净煤技术

2022年第04期

690

629
氯盐改性堇青石吸附剂氧化烟气中Hg0的试验

作者(Author)：邢向文, 方蓓蓓, 张肖阳, 崔琳, 董勇

摘要：汞具有挥发性且有剧毒，是煤中有害痕量重金属元素之一。在燃烧过程中，燃煤中的汞主要以Hg0的形式释放到烟气中。烟气中的Cl元素可将Hg0高效氧化成Hg2+，Hg2+可在下游的除尘和湿法脱硫设备中被捕集脱除。然而，我国燃煤大部分属于低氯煤，燃煤电厂烟气中Hg0比例较高，造成电厂现有烟气污染物控制单元对Hg0的协同脱除效率较低。针对我国燃煤氯含量较低，烟气中Hg0氧化效果差，Hg0含量高的问题，提出利用4种氯盐对堇青石进行浸渍改性，制备成MClx/Cord吸附剂，对该吸附剂进行较宽温度窗口的Hg0氧化试验，探究氯盐改性堇青石对Hg0的氧化性能。结果表明：在0～8% O2体积分数和150～350 ℃时，堇青石载体Hg0脱除效率最高仅8%；而用CaCl2、MgCl2、FeCl3和CuCl2改性后堇青石吸附剂的Hg0脱除效率分别达30%、95%、97%和98%。可见，氯盐改性极大提高了堇青石吸附剂氧化Hg0的性能。温度和O2体积分数对MgCl2/Cord、CaCl2/Cord和FeCl3/Cord吸附剂中的氯元素析出影响很大，造成Hg0脱除效率波动较大。CuCl2/Cord的Hg0脱除效率受温度和O2体积分数影响不大，Hg0脱除效率稳定在93%以上，表现出非常稳定的氧化Hg0性能，适合作为氧化烟气中Hg0的潜在吸附剂。氯盐浸渍改性可提高堇青石对Hg0的氧化性能，CuCl2浸渍改性堇青石具有最佳的Hg0氧化效果，且几乎不受温度和O2体积分数变化的影响。

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洁净煤技术

2022年第04期

602

498
基于声学法的堆积煤粉温度场实时监测

作者(Author)：杨庚, 闫计栋, 沈国清, 安连锁, 李宗金

摘要：在煤粉制备、运输及储存过程中，堆积煤粉通常暴露于氧化环境中，当外界温度过高时极易发生自燃。低频声波具有衰减低、传播距离长的特点，以其作为声源的声学测温方式可有效弥补常规热电偶滞后预警的问题，实现实时测量，显著提升发电过程的智能化水平。主要探究了堆积煤粉的声吸收特性以及低频声波（频率在200～2 000 Hz）在堆积煤粉中的传播特性，试验以福泉煤矿的烟煤为研究对象，制备了4种不同粒径的煤样，研究了不同粒径煤粉以及堆积高度下的声吸收特性，发现堆积煤粉的声吸收曲线存在多峰值现象。进行了不同频率下低频声波在堆积煤粉中的传播特性试验，结果表明在1 000～2 000 Hz声衰减系数下降趋势明显；在实验室环境温度下，堆积煤粉的声速在142.261～142.851 m/s，试验标准差约0.1%，结果较稳定，验证了声学测量堆积煤粉温度分布的可行性。

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洁净煤技术

2022年第04期

649

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直接空冷凝汽器流场及性能优化数值模拟

作者(Author)：王淼, 黄骞, 曹文广, 李水清

摘要：燃煤火电机组直接空冷凝汽器运行时，环境风速、环境温度等对三角腔内空气与热蒸气的对流换热均有重要影响，从而影响机组运行稳定性。通过三维流场模拟方法，以某600 MW机组单列/单个空冷单元为例，研究了典型环境参数下的空冷凝汽器换热性能，提出了一种在三角腔内加装夹角可调的“羽翼型”实心/多孔导流板的流场优化技术方法。结果表明：单列凝汽器受环境风效应影响，空气进口方向第1个位置的空冷凝汽器平均空气流量受环境风速影响最大；当环境风速从3 m/s增加到9 m/s时，单列（8个空冷单元组成）空冷凝汽器平均空气流量下降约590 kg/s,说明高风速会增大三角腔内空气扰动不利换热，采用凝汽器三角腔体内加装实心板/多孔板的方式对流动涡旋整流效果明显；进而通过调节2片导流板夹角至240°，三角腔内静压平均提升了153 Pa，可有效缓解冬季换热管束底部冻结现象。该类加装导流装置的直接空冷凝汽器适用环境工况范围相对较广，有利于在实际工程中实现高温防阻、低温防冻、运行稳定的作用。

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2022年第04期

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