中国煤炭学会煤粉锅炉专业委员会专栏（《煤质技术》）

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中国煤炭学会煤粉锅炉专业委员会专栏（《煤质技术》）

来源：《煤质技术》2021年第5期

专题来源于《煤质技术》2021年第5期，共5篇论文。

行业视野: 煤化工
类别; 39个
关键词; 16位
专家; 5篇
论文; 1902IP
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垃圾焚烧飞灰高温热处理技术研究进展

作者(Author)：陈怀俊, 牛芳, 王乃继, 李美军, 刘鹏中, 王建鹏

摘要：垃圾焚烧飞灰高温热处理可有效固定重金属和彻底分解二噁英，实现飞灰的无害化、减量化和资源化再利用，其为最具前景的飞灰处置技术之一。在热处理过程中，飞灰中大部分难挥发重金属Cr、Ni固定在飞灰熔渣中，而易挥发的重金属Pb、Cd则大量迁移至二次飞灰中。飞灰熔渣无毒性，可直接进行资源化利用；而二次飞灰属富含重金属的危险废弃物，常采用化学稳定化+填埋进行处理，也可通过回收二次飞灰中的重金属和可溶性氯盐以达到对飞灰的资源化利用。结合垃圾焚烧炉的主要技术特点以及垃圾焚烧过程中重金属的迁移过程，总结飞灰中重金属及其存在形式、飞灰组成成分、热处理条件和添加剂等因素对飞灰热处理过程中重金属固定及迁移特性的影响规律，梳理我国垃圾焚烧飞灰高温热处理技术中的烧结、熔融和水泥窑协同处置之最新进展，剖析我国回转窑飞灰烧结工艺、旋流式燃料熔融炉中试系统及等离子体气化熔融工艺路线、水泥窑协同处置垃圾焚烧飞灰流程及其相关项目。指出水泥窑协同处置飞灰已成为我国除化学稳定化+填埋之外最主要的飞灰处置方式，且随着相关技术规范和标准的完善及相应政策的支持，水泥窑协同处置飞灰会得到更大范围的推广和应用。

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2021年第05期

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燃煤烟气中Cr2O3生成及其在CaO的吸附研究

作者(Author)：汤吉昀, 陈娟, 张肖阳, 崔琳, 董勇

摘要：煤燃烧过程中会释放多种痕量重金属，其中铬元素因其剧毒性而易对人体及生态系统造成危害。铬作为5种重点污染防控的重金属元素之一，研究其在烟气氛围下的形态转化规律和在CaO的吸附特性则对其进一步减排具有重要意义。利用密度泛函理论(DFT)对烟气中Cr、CrO与O2均相生成Cr2O3的反应机理，和Cr2O3在CaO(001)表面的吸附过程进行研究。结果表明:Cr和CrO均相生成Cr2O3的最大反应能垒分别是12.048 Kcal/mol和12.270 Kcal/mol，该反应在烟气中均易发生。在500 K~2 000 K温度下，Cr与O2反应生成CrO、CrO2的过程中，正反应速率处于较高水平，正向反应进行完全。而CrO到CrO2存在2个过渡态，其中TS2为速控步骤，反应进行较慢，正向进行不完全。CrO与CrO2生成Cr2O3是物理吸附过程，不需要克服能垒即可自发进行，所以Cr2O3是燃煤烟气中主要的存在形式。Cr反应生成Cr2O3的平衡常数受温度影响较大，但始终大于105，可认为是单向反应。CrO反应生成Cr2O3的平衡常数也明显受到温度的影响，在低温阶段平衡常数较大，反应物转化率高，当温度超过1 700 K，平衡常数很小，反应进行不完全。因此可知，Cr向Cr2O3转化的路径较易发生，是燃煤烟气中Cr2O3生成的主要途径。同时，研究发现Cr2O3在CaO(001)表面吸附后，Cr与吸附底物表面O形成了Cr-O共价键，为化学吸附。因此，利用钙基吸附剂对烟气中铬的固化具有可行性。

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2021年第05期

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小容量煤粉工业锅炉掺烧生物质粉现场试验研究

作者(Author)：陈隆, 谭静, 王乃继

摘要：生物质直接掺烧于燃煤锅炉可减少用煤量，其为有发展前景的碳减排方式之一，关于煤粉工业锅炉与生物质粉的掺烧研究有待进一步加强。以容量为6 t/h的WNS型式小容量煤粉工业锅炉系统为研究对象，结合粉体燃烧器和炉膛三次风设计思想，再采用现场试验的方法以研究掺烧不同比例生物质粉对锅炉污染物排放和热效率的影响。试验所配制的生物质粉掺混质量比例分别为0、30%、70%及100%,设置炉膛三次风与主射流火炬交汇位置距燃烧器喷口3 500 mm，位于炉膛中间。通过二三次风风阀开度调控空气分级程度，设置二三次风比例分别为2.0、1.2及0.8。试验结果表明，采用专门设计的粉体燃烧器可在WNS式锅炉上实现煤粉、生物质粉以及二者混合粉体的稳定燃烧，由此扩展了WNS式锅炉的燃料范围。当二三次风比例从2.0降至0.8时，锅炉初始NOx排放分别从800 mg/m3降低至450 mg/m3、600 mg/m3降低至210 mg/m3、600 mg/m3降低至200 mg/m3(工况c)及600 mg/m3降低到200 mg/m3(工况d)，此时锅炉的热效率分别为89.19%、89.43%、90.57%及91.33%，表明煤粉工业锅炉掺烧生物质粉后燃烧效率及锅炉热效率均提高，在同样二三次风比例下，随着掺混比例提高，NOx初始排放降低。利用飞灰和燃料工业分析计算燃料自固硫率，取二三风比例为0.8时的飞灰进行化验分析，发现生物质掺混比例为0、30%、70%及100%时，燃料自固硫率分别为27.77%、12.43%、7.84%及12.57%，掺烧生物质后的飞灰固硫率介于纯生物质粉固硫率和纯神府煤粉固硫率之间且变化不大。

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可调轴向叶片结构旋流强度计算与动力场特性分析

作者(Author)：王学文, 崔豫泓

摘要：旋转射流对燃烧器的燃烧过程起着重要的作用，可调轴向叶片旋流器是实现旋转射流的重要途径。为了充分发挥可调轴向叶片旋流器的结构简单、阻力损失小、出口速度分布均匀以及调节性较好等优势，基于可调轴向叶片旋流器的工作原理，研究不同旋流强度下燃烧室内轴向速度、切向速度、径向速度的径向分布以及煤粉火焰温度的轴向与径向分布，对系统改变旋流器位置后可调轴向叶片旋流器的动力场特性进行分析，确定旋流器的结构参数并推导可调轴向叶片旋流器旋流强度的计算公式。研究结果表明:调节旋流器位置可改变气流轴向动能和切向动能的大小，导致旋流器出口附近轴线逆压梯度区的建立，使得气流反转以影响流场；随着旋流强度的增大，中心回流区面积增加，烟气温度峰值首先出现在燃烧器喷口附近，整个回流区内平均温度较高且比较均一，说明提高旋流强度有助于燃烧器内煤粉的稳定着火。

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2021年第05期

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燃煤机组电除尘器入口烟道优化的仿真分析

作者(Author)：商振强

摘要：除尘器入口烟道的气流组织与优化对其整体除尘效率、运行能耗、设备寿命等均产生重要的影响。针对某600 MW煤电机组电除尘器入口烟道的流场均匀性差的问题，开展入口烟道结构优化的数值模拟仿真分析，通过优化烟道的流动特性，提高除尘器的除尘效率以及降低能耗。基于流体动力学计算方法和多孔介质模型，对电除尘器入口烟道流场的流动特性进行模拟仿真并与试验测试结果对比，表明数值模拟结果能够很好地反映烟道内流动情况。模拟结果显示除尘器入口流速偏差系数较高，除尘器入口烟道内存在多处涡流和高速区，2个入口的流量分配系数偏差较大。针对上述问题，提出在总烟道入口和除尘器入口2分别加装导流板的优化改造方案。改造前后的对比结果显示，改造后除尘器前烟道内部高速区明显减少，原有的气流旋涡也基本消失，2个除尘器入口烟气流量分配的均匀性提高了10.2%，同时还降低了整段入口烟道的压力损失，除尘器前烟道流场得到较大改善。

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2021年第05期

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