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200kW煤纯化-燃烧和宽负荷NOx排放特性研究

煤炭学报
网络首发时间：2024-09-25 11:34:04

作者

韩绍博任强强杨少波崔瑞芳
单位

中国科学院工程热物理研究所煤炭高效低碳利用全国重点实验室中国科学院大学
摘要

为了适应当今我国的能源结构和降低煤炭发电等利用过程中产生的污染物排放问题，提出了煤炭纯化-燃烧的新型煤炭反应方式，将整个煤炭的燃烧途径分为纯化和柔和燃烧两个步骤，其中纯化包括中温活化过程:对煤进行性能活化，和高温还原过程:在高温下进行煤中杂质的去除，从而实现煤的纯化和在后续反应中的N元素的定向转化和NOx排放的降低。并在搭建好的200kW纯化-燃烧试验台上，对宽负荷下系统的纯化-燃烧特性和N元素的转化机理进行了研究。结果表明，系统能够在53%-89%的负荷区间内实现稳定运行，纯化单元和柔和燃烧单元温度分布均匀，系统的温度随负荷的升高而增加，纯化单元的高温区位于高温还原单元底部，最高可达1378℃，而柔和燃烧单元的高温区则出现在距顶端3700mm处。在纯化单元出口的煤气中，CO、H2和CH4的占比在89%负荷时最高可达23.28%、4.97%、1.52%，随着负荷的增加，燃料中C、H、N元素的转化率均有上升，且高温还原单元出口的元素转化率明显大于中温活化单元出口，达到了88.63%、96.83%和93.91%。大部分的N元素均生成了N2，53%负荷下仅有1.27%的N转化生成了NO， NOx排放最低可以达到47.38mg/m3，此时CO的排放达到487.25ppm，燃烧效率可达99.01%。对氮的迁移路径转化的研究表明，系统在柔和燃烧单元沿程并没有检测到HCN的存在；而NH3则广泛存在于三级三次风喷口前；NOx首先以N2O和NO2的形式分布在柔和燃烧单元沿程，在四级三次风喷入后转化为NO。
关键词

宽负荷煤炭纯化燃烧 NOx排放 N元素转化
文章目录

1、引言
2、试验
2.1 试验系统介绍
2.2 试验原料和试验工况
2.3 取样分析
3. 结果分析
3.1 纯化特性
3.1.1 温度特性
3.1.2 煤气特性
3.1.3 元素转化率分析
3.1.4 XPS结果分析
3.2 燃烧特性
3.2.1 柔和燃烧单元温度分布
3.2.2 污染物排放特性分析
3.2.3 柔和燃烧单元沿程烟气分析
4. 结论
引用格式

韩绍博,任强强,杨少波,等.200kW煤纯化-燃烧和宽负荷NO_(x)排放特性研究[J/OL].煤炭学报,1-14[2024-09-25].https://doi.org/10.13225/j.cnki.jccs.LC24.0748.
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