亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        熱態(tài)燃燒裝置爐內(nèi)溫度和組分分布及SNCR脫硝實驗研究

        2012-08-20 13:00:24李靜婷劉沛奇吳少華
        節(jié)能技術(shù) 2012年1期
        關(guān)鍵詞:還原劑爐膛溫度場

        葛 健,李靜婷,劉 輝,劉沛奇,吳少華

        (1.中國機(jī)械設(shè)備工程股份有限公司,北京 100055;2.中國石油天然氣管道局,河北 廊坊 065000;3.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 能源科學(xué)與工程學(xué)院,黑龍江 哈爾濱 150001)

        0 引言

        SNCR技術(shù)是一種經(jīng)濟(jì)實用的NOx脫除技術(shù),20世紀(jì)70年代中期首先在日本的燃?xì)?、燃油電廠中得到應(yīng)用,并逐步推廣到歐盟和美國。到目前為止,世界上燃煤電廠SNCR工藝的總裝機(jī)容量大約在2 GW以上[1]。SNCR脫硝反應(yīng)存在“溫度窗口”,在較低的溫度下,反應(yīng)速率非常慢,造成大量氨的漏失。在高溫情況下,氨氧化生成附加的NOX。對于氨來說理想的溫度是850~1 050℃,對于尿素來說理想的溫度范圍是900~1 100℃。氨氮化學(xué)當(dāng)量比對SNCR脫硝效率影響較大,提高n(NH3)/n(NO)摩爾比可以提高脫硝效率,但氨逃逸增加。

        在熱態(tài)燃燒試驗裝置(CRF)上進(jìn)行SNCR脫硝實驗,首先測量CRF爐膛內(nèi)的溫度場分布,以確定還原劑的噴入位置,進(jìn)而研究溫度對該過程的影響。同時測量了CRF爐內(nèi)的O2、CO和NO分布,分析NO、CO、O2等組分與還原劑的相互作用過程,試驗結(jié)果為SNCR的工業(yè)化應(yīng)用提供借鑒。

        1 試驗裝置

        1.1 選擇性非催化過程脫硝試驗裝置

        該實驗裝置由熱態(tài)燃燒試驗裝置(CRF)(見圖1)、還原劑噴射系統(tǒng)、測溫設(shè)備、煙氣成分測量設(shè)備等部分組成。其中CRF是一個中試規(guī)模的試驗臺,可模擬電站鍋爐爐膛內(nèi)的燃燒狀況,來研究溫度、流動、結(jié)焦、污染物排放等過程。

        圖1 SNCR脫硝試驗系統(tǒng)圖Fig.1 Experiment System of SNCR Process

        1.2 抽氣熱電偶

        在CRF每一層都有溫度測點(diǎn),采用B型熱電偶測量爐膛溫度。但是采用普通熱電偶直接測量煙氣溫度,則會受到溫度較低的爐壁的影響。熱電偶工作端與低溫壁面間產(chǎn)生熱輻射,結(jié)果使所測溫度偏低。SNCR過程對溫度的變化十分敏感,所以要采用抽氣式熱電偶對普通熱電偶的測量值進(jìn)行修正[2]。

        圖2 抽氣熱電偶結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2 Scheme of Gas- Extraction Thermocouple

        圖3 溫度場測點(diǎn)圖Fig.3 Scheme of Temperature Field Test

        1.3 水冷取樣槍

        在CRF側(cè)孔插入取樣槍,由于為水冷取樣槍,煙氣進(jìn)入槍內(nèi),溫度急劇冷卻,各種組分間的反應(yīng)立刻停止。所以能夠保證測量該點(diǎn)的真實煙氣成分。爐膛截面測點(diǎn)的選擇與溫度場的測點(diǎn)相同。

        圖4 水冷取樣槍Fig.4 Water- Cooled Sampling Gun

        2 試驗結(jié)果及分析

        2.1 CRF溫度場測量結(jié)果及分析

        由圖5可以看出,M4爐膛中間截面的中心處煙氣溫度較高,越接近邊壁煙氣溫度越低。尤其從距離爐膛中心150 mm處到距離爐膛中心200 mm處,煙氣溫度降低較快。說明該部分受M1、M2和M3爐膛產(chǎn)生的高溫?zé)煔庥绊戇€比較大,在爐膛徑向上煙氣溫度梯度也較大。M5中間截面從爐膛中心到距爐膛中心150 mm處溫度梯度較小,說明在M5燃燒已基本完成,煙氣溫度分布也已經(jīng)比較均勻了。對于SNCR過程而言,適合反應(yīng)的“溫度窗口”較為狹窄,在實際工業(yè)應(yīng)用中還原劑多是以液體的形式,通過霧化噴嘴將還原劑噴入到高溫爐膛中。M4爐膛中間截面的溫度雖然也適宜SNCR,但考慮到還原劑在爐內(nèi)有一定的運(yùn)行距離與煙氣混合發(fā)生還原反應(yīng),所以在M5爐膛中間截面噴入更加適合SNCR過程。

        圖5 CRF爐內(nèi)溫度分布Fig.5 Distribution of Temperature in CRF

        2.2 CRF不同爐膛中間截面O2濃度分布

        由圖6可以看出,在爐膛中心處,M1的氧濃度最低,M2的氧濃度略高于M1,M3和M4的氧濃度基本相等但高于M2,M5的氧濃度最高。在M1爐膛中心,煤粉濃度較高并且燃燒進(jìn)行的還相當(dāng)不充分。較高的煤粉濃度消耗大量的氧氣,造成該處較低的氧氣濃度。在M2爐膛中心,爐膛內(nèi)的燃燒已經(jīng)進(jìn)行到了中間階段。煤粉已經(jīng)被大量的燃燒,相對于該處的煤粉含碳量,O2已經(jīng)有了一定的剩余,O2濃度也就有所提高了。在M3爐膛中心,燃燒反應(yīng)已進(jìn)入尾聲,煤粉中的大部分碳已經(jīng)與O2反應(yīng)生成CO2和CO,所以該處O2濃度相比于M2爐膛中心截面又有所提高。在M4爐膛中間截面的中心,燃燒已經(jīng)基本完成,O2濃度與M3爐膛中心相差不大。在M5爐膛中間截面的中心,燃燒已經(jīng)完全完成,整個截面上每種組分的分布已經(jīng)比較均勻,所以在此位置O2濃度較M4又有所提高。

        O2既可以參加還原劑和NO的還原反應(yīng),又會直接將NH3氧化成NO,所以O(shè)2量的變化可能會對脫硝效率產(chǎn)生影響。Alzueta[3]等人通過機(jī)理試驗發(fā)現(xiàn)NO最大的脫除效率是在O2含量0.5%到1%之間發(fā)生的,繼續(xù)增加O2量對脫硝效率沒有影響。只有M1爐膛中間截面的中心點(diǎn)位置O2濃度在0.5%以下,但考慮到此時溫度已不適合SNCR過程,所以在M5爐膛中間截面噴入還原劑O2含量對試驗結(jié)果不會發(fā)生影響。

        2.3 CRF不同爐膛中間截面CO濃度分布

        圖6 不同爐膛截面O2濃度分布Fig.6 Distribution of O2Concentration in Different Section

        很多學(xué)者研究發(fā)現(xiàn),在SNCR過程中OH的產(chǎn)生對于整個還原NO的反應(yīng)非常關(guān)鍵[4-9]。CO既可以與OH反應(yīng)生成CO2和H2O,又可以與HO2發(fā)生反應(yīng)生產(chǎn)OH,所以了解爐內(nèi)CO的分布情況,對于深入研究SNCR過程中各組分的作用規(guī)律非常有意義。

        圖7 不同爐膛截面CO濃度分布Fig.7 Distribution of CO Concentration in Different Section

        從圖7可以看出,在M1爐膛中間截面由于燃燒剛開始,燃料濃度很高,CO大量生成。在M2爐膛中間截面,燃燒仍很劇烈,但已有一定量的CO被氧化成了CO2。到了M3爐膛中間截面,大部分燃燒已完成,在M2爐膛生成的CO又被大量消耗。在M4爐膛中間截面燃燒已基本完成,CO濃度進(jìn)一步減少。在M5爐膛中間截面,燃燒已基本全部完成,CO濃度值沿爐膛徑向分布均勻,CO濃度也基本達(dá)到了比較穩(wěn)定的值。

        由于M4、M5爐膛燃燒過程已經(jīng)基本完成,爐膛內(nèi)的CO的生成和氧化過程已經(jīng)接近尾聲,所以在M5爐膛中間截面噴入還原劑由于CO存在對SNCR過程造成的影響已經(jīng)很小了。

        2.4 CRF不同爐膛中間截面NO濃度分布

        由圖8可以看出,在M1爐膛中間截面的中心處,NO濃度很低。M1爐膛處于富燃料狀態(tài)下,產(chǎn)生大量的 CHi可以大量的還原生成 NO[10-13],而且較高的CO濃度會較大的抑制NO的生成,所以即使該處有較高的溫度,但是NO濃度仍然比較低。在M2爐膛中間截面,雖然還處于燃燒階段,但在此處O2量已比較充足所以NO大量生成。自M2中間截面沿爐膛軸向向下,NO的生成和還原還在大量進(jìn)行。到了M5中間截面燃燒已基本完全結(jié)束,NO分布也比較均勻了。

        從圖8可以看出,M4和M5爐膛NO的生成和還原已基本完成,NO在爐內(nèi)的分布也較為均勻了,有利于從M5爐膛中間截面噴入還原劑進(jìn)行SNCR反應(yīng)。

        圖8 不同爐膛截面的NO濃度分布Fig.8 Distribution of NO Concentration in Different Section

        2.5 以氨水為還原劑的SNCR試驗

        SNCR試驗是通過兩相流噴嘴,在M5爐膛中間截面將還原劑噴入到CRF爐內(nèi)。試驗所使用氨水的濃度為10%。從圖9可以看出,噴入點(diǎn)溫度為800℃時脫硝效率最低,870℃時其次,在850℃噴入時脫硝效率最高。在噴入點(diǎn)溫度較低的情況下,還原劑與NO的反應(yīng)速度很慢,而在CRF爐膛中停留時間有限,所以脫硝效率不高。在溫度較高點(diǎn)噴入,氨的分解、氧化過程加劇,能參與到NO還原反應(yīng)的還原劑的量變少,脫硝效果變差。

        從圖9可以看出隨著n(NH3)/n(NO)摩爾比的增加,脫硝效率逐漸提高。n(NH3)/n(NO)摩爾比在1到2.0之間變化時,脫硝效率增加明顯,因為還原劑的濃度增加,會使反應(yīng)進(jìn)行的更加充分,而且較多還原劑的噴入會使還原劑還原NO的幾率增大,提高脫硝效率。當(dāng)n(NH3)/n(NO)摩爾比在2.0到2.5之間變化時,n(NH)/n(NO)摩爾比對脫硝效率的影響變小了。因為隨著n(NH3)/n(NO)摩爾比的增加,反應(yīng)逐漸趨于飽和,未反應(yīng)的NO很少,反應(yīng)變得越來越困難。而且SNCR過程本身也有還原劑被氧化成NO的可能,未與氮氧化物反應(yīng)的還原劑很可能在比較高的溫度下氧化成NO,所以化學(xué)當(dāng)量比增加到一定程度后脫硝效果的增加就不明顯了。

        圖9 使用氨水的SNCR試驗Fig.9 SNCR experiment by using ammonia

        以氨水為還原劑的SNCR試驗效率較高,試驗結(jié)果也與理論結(jié)果接近,說明爐內(nèi)溫度、組分測量較為準(zhǔn)確,其測量結(jié)果為SNCR試驗提供了所需的初始數(shù)據(jù)。

        3 結(jié)論

        (1)通過水冷取樣槍和抽氣熱電偶可以測量CRF爐內(nèi)的溫度場和O2、CO和NO分布,測量結(jié)果可以為SNCR試驗提供初始的爐內(nèi)數(shù)據(jù)。

        (2)通過爐內(nèi)溫度場和組分的測量表明,M5爐膛中間截面燃燒已經(jīng)基本完成,溫度分布較為均勻,O2、CO和NO濃度分布也趨于均勻,適合還原劑噴入。

        (3)采用氨水的SNCR試驗表明,在850℃噴入時脫硝效率最高,n(NH3)/n(NO)摩爾比在1到2.0之間變化時,脫硝效率增加明顯,繼續(xù)增加n(NH3)/n(NO)摩爾比脫硝效率增加變小。以氨水為還原劑的脫硝試驗表明爐內(nèi)溫度場及組分測量較為準(zhǔn)確,爐內(nèi)溫度場和組分測量結(jié)果可以為SNCR工業(yè)化過程提供借鑒和理論指導(dǎo)。

        [1]鄒斯詣.選擇性催化還原(SCR)脫硝技術(shù)應(yīng)用問題及對策[J].節(jié)能技術(shù),2009,27(6):510 -512.

        [2]岑可法.鍋爐燃燒實驗研究方法及測量技術(shù)[M].北京:水利電力出版社,1987.

        [3]M U Alzueta,R Bilbao,A Millera,et al.Interaction between Nitric Oxide and Urea under Flow Reactor Condition.Energy and Fuels,1998,12(5):1001 -1007.

        [4]Vladimir M.Zamansky,Vitali V.Lissianski,Peter M.Maly,et al.Reaction of Sodium Species in the Promoted SNCR Process.Combustion and Flame,1999,117(4):821 -831.

        [5]Seungmoon Lee,Kwinam Park,Jin - won Park,et al.Characteristics of Reducing NO Using Urea and Alkaline Additives.Combustion and Flame.2005,141(3):200 -203.

        [6]Kuihua Han,Chunmei Lu.Kinetic Model and Simulation of Promoted Selective Non-catalytic Reduction by Sodium Carbonate.Chinese Journal of Chemical Engineering,2007,15(4):512-519.

        [7]SW Bae,S A Roh,S D Kim.NO Removal by Reducing Agents and Additives in the Selective Non-Catalytic Reduction(SNCR)Process.Chemosphere,2006,65(1):170 -175.

        [8]James A Miller,M C Branch,Robert J Kee,et al.A Chemical Kinetic Model for the Selective Reduction of Nitric Oxide By Ammonia.Combustion and Flame.1981

        [9]Peter Glarborg,Maria U Alzueta,Kim Dam - Johansen.Kinetic Modeling of Hydrocarbon/Nitric Oxide Interactions in a Flow Reactor.Combustion and Flame.115(1 -2):1 -27.

        [10]Julien Cancès,Jean - Michel Commandré,Sylvain Salvador,et al.NO Reduction Capacity of Four Major Solid Fuels in Reburing Conditions - Experiments and Modeling.Fuel.2008,87(3):274-289.

        [11]Weihong Yang,Wlodzimierz Balsiak.Mathematical Modeling of NO Emissions from High-Temperature Air Combustion with Nitrous Oxide Mechanism.Fuel Processing Technology.2005,86(9):943 -957.

        [12]A Frassoldati,T Faravelli,E Ranzi.Kinetic Modeling of the Interactions between NO and Hydrocarbons at High Temperature.Combustion and Flame.2003,135(1 -2):97 -112.

        [13]D J Dimitriou,N Kandamby,F(xiàn) C Lockwood.A Mathematical Modeling Technique for Gaseous and Solid Fuel Reburning in pulverised coal combustors.Fuel.2003,82(15 - 17):2107-2114.

        猜你喜歡
        還原劑爐膛溫度場
        二維爐膛氣液兩相對沖流動數(shù)值模擬
        氨還原劑噴槍中保護(hù)氣旋流噴射作用的研究
        能源工程(2021年1期)2021-04-13 02:05:56
        鋁合金加筋板焊接溫度場和殘余應(yīng)力數(shù)值模擬
        層燃型垃圾焚燒鍋爐的爐膛與爐膛溫度簡析
        船用燃油輔鍋爐爐膛爆燃分析
        水上消防(2020年2期)2020-07-24 09:27:06
        “氧化劑與還原劑”知識解讀
        熟悉優(yōu)先原理 迅速準(zhǔn)確解題
        基于紋影法的溫度場分布測量方法
        MJS工法與凍結(jié)法結(jié)合加固區(qū)溫度場研究
        建筑科技(2018年6期)2018-08-30 03:41:08
        預(yù)熔型還原劑在電弧爐上的應(yīng)用
        国产精品成人无码久久久久久| 亚洲av日韩av天堂一区二区三区| 久久久久亚洲av无码专区导航| 精品欧美久久99久久久另类专区| 久久亚洲春色中文字幕久久久综合| 91九色成人蝌蚪首页| 国产精品美女久久久久久| 中文字幕第1页中文字幕在| 国产精品久久久精品三级18| av天堂最新在线播放| 成 人 免费 在线电影| 538在线啪在线观看| 国产av区亚洲av毛片| 国产高清在线视频一区二区三区| 无码少妇一区二区性色av | 久久久久亚洲精品男人的天堂| 久久国产热这里只有精品| 精品人伦一区二区三区蜜桃麻豆 | 国产精品欧美一区二区三区不卡| 国产成人精品自在线无码 | 在线观看午夜视频国产| 老太脱裤子让老头玩xxxxx | 亚洲欧美aⅴ在线资源| 产国语一级特黄aa大片| 亚洲一区二区三区免费av| 天天躁日日躁aaaaxxxx| 激情久久av一区av二区av三区| 色综合久久久久综合一本到桃花网| 亚洲女厕偷拍一区二区| 欧美亚洲另类国产18p| 中国亚洲av第一精品| 国产乡下三级全黄三级| 中文字幕在线免费| 一本久久伊人热热精品中文| 精品卡一卡二乱码新区| av天堂久久天堂av色综合| 91极品尤物国产在线播放| 国产精品亚洲精品国产| 色偷偷av男人的天堂| 免费精品美女久久久久久久久久| 一区二区三区观看视频在线|