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“生物质&有机固废耦合燃烧”专题

来源：洁净煤技术

专题来自于《洁净煤技术》2023年09期，共16篇研究成果。

行业视野: 环境保护
类别; 73个
关键词; 97位
专家; 16篇
论文; 7373IP
点击量; 3934次
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燃煤机组耦合生物质直燃发电研究进展:非球形生物质大颗粒气固两相动力学模型

作者(Author)：汪靖良, 方庆艳, YINChungen, 马仑, 马启磊, 乔瑜, 张成, 陈刚

摘要：在双碳目标背景下,燃煤机组耦合生物质直燃发电是充分利用近零碳排放的生物质能源资源的可行和现实途径之一。目前,国内燃煤机组耦合生物质直燃发电的示范工程较少、技术成熟度还有待提升,存在燃料破碎和输运、燃烧组织、锅炉受热面腐蚀等问题。计算流体力学为能源与动力装置优化设计与运行提供了一种有效的研究方法。重点综述了生物质颗粒气固两相动力学模型的研究现状,总结了其存在的问题,并提出了研究建议。生物质颗粒较大,且呈不规则的非球形;在国内目前缺乏成熟技术方案和相关经验的情况下,准确模拟不规则、非球形生物质大颗粒的运动轨迹是准确模拟其燃烧过程的基础和关键,也是该领域的难点。但在稀相流条件下,目前还缺乏非球形生物质大颗粒气固两相动力学通用模型。建议加强生物质颗粒高效燃烧气固两相动力学模型的基础理论研究,通过颗粒分辨的直接数值模拟获得各种典型的非球形颗粒的曳力升力系数和力矩系数的新关联式,耦合非球形颗粒平移及旋转运动,构建适用于非球形生物质大颗粒的通用气固两相动力学模型,进一步开展试验验证后应用于工业界的多相流模拟中,为揭示生物质与煤粉直燃耦合过程中的颗粒输运和热转化特性提供支撑。

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洁净煤技术

2023年第09期

610

302
水泥分解炉煤/生物质耦合预热特性试验

作者(Author)：李鹏鹏, 任强强, 吕清刚, 王超, 张驰, 韩绍博

摘要：在干法水泥生产技术中,分解炉内燃料燃烧和原料分解对水泥质量和污染物排放有重要影响。与燃料直接注入分解炉燃烧相比,燃料经循环流化床预热处理后再注入分解炉燃烧不仅可以提高分解炉内燃烧性能,减少有害气体排放,同时预热处理也可以增加水泥分解炉的燃料适应性。主要研究煤与生物质混合燃料在进入分解炉前由循环流化床预热后的预热特性,即不同因素对固相预热燃料和煤气的影响。研究表明:氧碳比(单位时间内O2与C的摩尔质量比)的增大会导致预热炉内反应和颗粒碰撞更为剧烈,导致预热燃料粒径减小;同时氧碳比增加会使煤和稻壳耦合预热产生的焦炭灰分增加,其他组分减少;外热源升温可明显提升CO、CH4、H2等煤气有效燃烧组分的生成,提高固相燃料中各组分的转化率。

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洁净煤技术

2023年第09期

533

232
15 MW生物质循环流化床NOx和温室气体排放特性

作者(Author)：孙锦余, 刘晓伟, 戴高峰, 赵小军, 郑仕杰, 薛东发, RAHMANUrZia, 王学斌

摘要：生物质是零碳可再生能源,对我国实现碳达峰、碳中和目标具有重要意义。虽然被视为清洁能源,但生物质燃烧过程仍会排放NOx(NO、N2O)和温室气体(CH4、N2O、CO2),有必要对生物质直燃的NOx和温室气体排放特性进行研究。测量某15MW生物质循环流化床的NOx和温室气体排放,并探究了改变床压、一二次风比、前后墙二次风比、废木料掺烧比例等因素对NOx和温室气体排放特性的影响。燃烧调整试验表明:升高床压有利于降低NO排放,但降幅很小,且会造成CO和CH4体积分数上升,CO2体积分数降低;随一二次风比增大,NO排放略降低,这意味着可适当降低二次风以降低NO排放量,CO和CH4体积分数降低,CO2体积分数升高;当前墙二次风开度/后墙二次风开度较小或较大时,均有利于降低NO,CO和CH4排放量也较低;高含氮废木料掺烧比例由20%增至50%时,NO和CO2排放量先升高后降低,CO和CH4排放量先降低后升高。研究表明当前生物质循环流化床锅炉采用低过量空气系数控制NOx排放时,CO和CH4排放浓度显著提高,一方面降低了燃烧效率,另一方面CH4作为温室气体排放也需引起关注;炉内燃烧调整手段对NOx降低有限,高含氮燃料在不完全燃烧的情况下还会生成NH3和HCN。

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洁净煤技术

2023年第09期

431

234
与燃煤电站和S-CO2循环耦合的生物质气化发电系统性能分析

作者(Author)：于志勇, 王新刚, 吴高磊, 朱子民, 卢荻, 陈衡

摘要：为充分利用生物质资源,提出了与燃煤机组和超临界二氧化碳循环的生物质气化系统概念,该系统的生物质气化利用过程与燃煤机组及超临界二氧化碳循环的高度耦合。合成气经二氧化碳冷却后,经净化后送入燃气轮机燃烧。烟气经燃气轮机,超临界二氧化碳循环,锅炉给水逐步回收热量,提升了生物质的利用率,进而提高了发电效率。以660MW燃煤机组和16t/h生物质气化炉为例,通过对系统仿真,对其进行了热力学和经济性分析。结果表明,所提出的耦合系统引入了46.66MW的生物质能,额外发出了21.09MW功率,生物质能效率可达45.20%,效率可达41.67%,可充分利用生物质中能量。系统净现值约40468万元,且约需2.94a即可收回成本,具有良好的经济效益。

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洁净煤技术

2023年第09期

426

260
市政污泥与煤配伍(磨制)焚烧特性试验

作者(Author)：贾子秀, 王志超, 屠竞毅, 杜智华, 李宇航, 周广钦, 张喜来, 姚伟, 谭厚章

摘要：为探究燃煤电站协同处置市政污泥对机组现有设备系统和运行状况的影响,开展实验室掺烧试验与现场实炉掺烧试验。试验结果表明,实验室掺烧水分13%的干污泥,掺入污泥比例20%,混合燃料着火温度升高36℃,燃尽率下降1.5%;随污泥比例增加,燃料可磨性下降,结渣倾向加重。现场试验掺烧水分40%的污泥,掺烧比例10%及以下,输煤、制粉系统运行正常,锅炉结焦状况、汽水参数、风烟参数等均在正常范围内;烟气中二噁英毒性当量最高值为0.038ng/m3(11%O2,以TEQ计),HCL、HF质量浓度最高分别为2.50、0.23mg/m3,烟尘质量浓度≤10mg/m3,SO2质量浓度≤35mg/m3,NOx质量浓度≤50mg/m3,均满足国家排放标准;飞灰、大渣、石膏中的氰根离子、烷基汞、重金属、氟离子排放均满足国家标准要求。污泥掺烧比例10%及以下时,机组的输煤系统、制粉系统、燃烧系统、送引风机等辅机均能适应,不会对飞灰、大渣、石膏的品质及利用产生影响,且烟气中的NOx、SO2、烟尘、二噁英、HCl、HF等均可达标排放。进一步提高污泥掺烧比例时,仍需注意制粉系统的干燥出力与研磨出力核算,同时需监测炉膛烟温变化及管壁结渣情况、污染物排放情况,合理安全地解决污泥处置问题。

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洁净煤技术

2023年第09期

452

210
700 MW燃煤锅炉耦合污泥发电的工程应用

作者(Author)：叶骥, 陈创庭, 邹祥波, 饶睦敏, 魏帅, 毛铁英, 秦士伟, 匡草, 陈公达, 胡智慧, 陈天驰, 姜媛, 王群

摘要：近10a,国内学者和工程技术人员进行了大量燃煤耦合污泥发电技术相关的学术研究和工程应用,然而大部分研究和应用均在机组70%负荷以上开展,鲜见燃煤耦合污泥发电在碳减排效果方面的相关研究。为掌握燃煤耦合污泥发电技术在机组中低负荷工况下对锅炉的全方位影响规律,在某700MW四角切圆粉煤锅炉上开展了50%负荷下燃煤耦合生活污泥发电现场工程试验,系统研究了燃煤耦合污泥发电对锅炉热效率、污染物排放、二噁英排放、副产物重金属含量、CO2排放的影响。结果表明:在50%额定负荷下,与不掺烧污泥相比,掺烧3%的污泥使锅炉热效率下降了0.52%,掺烧6%的污泥使锅炉热效率下降1.03%;随污泥掺比上升,炉渣含碳量相应升高,直接导致物理不完全燃烧热损失增加;掺烧污泥对燃煤电厂锅炉粉尘、SO2、NOx等常规污染物排放无明显影响,电厂机组环保设施的处理能力可完全保证掺烧污泥时常规污染物符合超低排放标准;掺烧污泥比例越大,烟气净化装置对二噁英的脱除率相应升高,所有工况的二噁英毒性当量均低于DB31/1291—2021《燃煤耦合污泥电厂大气污染物排放标准》规定的0.01ng/m3;粉煤灰中的Cr、Cu、Zn,炉渣中的Cr、As、Ba、Ni、Zn,脱硫石膏中Cu对污泥掺烧比例相对敏感,考虑副产物用于土壤改良的情况下,掺烧污泥工况的电厂副产物重金属含量仍符合相关农业标准;通过理论计算,掺烧3%污泥约多排放0.15%的CO2,掺烧6%污泥约多排放0.3%的CO2,耦合污泥发电技术的应用需在污泥类型、污泥前处理、掺烧负荷、燃烧调整等多方面进行优化,方可实现减污降碳协同增效。

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洁净煤技术

2023年第09期

458

219
市政污水污泥水热耦合干化系统能耗模拟

作者(Author)：冯昱恒, 韩梦曦, 余天驰, 金则陈, 胡维杰, 张鹏飞, 陆利烨, 吴乃新

摘要：干化+焚烧技术已逐渐成为我国大中城市中心城区污泥的重要处置手段,水热炭化预处理可提高污泥脱水性能,进而降低系统能耗,但对水热+干化污泥预处置过程的能耗分析还鲜有报道。研究了200~260℃下水热炭化预处理污泥的三相产物分布及水热液有机组分构成,在此基础上建立了水热+空气干化系统的能量-质量流模型,并分析了水热条件对系统能耗的影响,最后与空气干化系统、厌氧发酵+空气干化系统能耗进行对比。发现釜内压力为8MPa,水热反应温度由200℃上升至240℃时,由于水热液中热值较高的有机组分芳香烃、含氮杂环比例明显下降,水热反应釜能耗由184kJ/kg(以原污泥计)降至161kJ/kg,温度上升至260℃时,由于水蒸气气相分率明显增加及水热液中芳香烃含量回升,能耗上升至278kJ/kg。受水蒸气气相分率影响,240℃下水热反应能耗随压力升高而降低,压力升至4MPa后降低趋势迅速放缓。直接空气干化系统在干化空气温度为110℃时,系统总能耗为1942kJ/kg;厌氧消化+干化系统由于对沼气进行高效热回收利用,消化时间为10d时,系统热耗低至212kJ/kg,总能耗为984kJ/kg;而水热炭化+干化系统由于有效提升了污泥脱水性能,使系统总能耗进一步降低,240℃水热温度下系统总能耗为597kJ/kg。研究结果为污泥独立焚烧或与燃煤电站耦合燃烧前预处理方式的选择和优化提供了基础数据和理论依据。

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洁净煤技术

2023年第09期

422

265
固体回收燃料掺烧对污泥燃烧特性的影响

作者(Author)：孙飞凡, 袁世震, 卢如飞, 陈颖泉, 乔世轩, 胡艳军, 王树荣

摘要：为了掌握固体回收燃料(SolidRecoveredFuel,SRF)掺烧对污泥焚烧处置的热反应特性及烟气环境特性的影响,通过使用德国耐驰公司生产的热综合分析仪、SEM、XRD和GA-21plus烟气分析仪着重解析了不同掺烧比例时SRF与污泥混燃过程的热重规律、综合燃尽特征指数、结渣特性和烟气中NOx排放特性。结果表明:混烧过程存在明显的多峰失重现象,主要集中在192.3~645.3℃;SRF掺烧提高了燃料的失重速率,掺混比11%时,最大失重速率达0.14%/min,显著高于污泥单独焚烧的失重速率。随着SRF掺烧比提高,燃料的着火温度和燃尽温度降低,充分燃烧阶段向低温区域偏移。SRF掺混比为11%时,稳定燃烧性能指数和综合燃烧性能指数分别提升了1.38倍和1.17倍,改善了污泥单独焚烧时的着火特性。另外,SRF掺混后燃料灰熔融温度升高,灰分黏附程度降低,颗粒聚团强度降低,从而减弱了污泥单独焚烧时结渣情况,然而掺混燃烧导致烟气中NOx排放量增加。

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2023年第09期

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