劉 穩(wěn)，歐陽子區(qū)，曹曉陽，那永潔1,

(1. 中國科學(xué)院大學(xué) 工程科學(xué)學(xué)院, 北京 100049； 2. 中國科學(xué)院 工程熱物理研究所，北京 100190)

為了控制煤粉等固體燃料燃燒過程中的NOx排放，低NOx燃燒技術(shù)得到迅猛發(fā)展。由于國家的環(huán)保要求越發(fā)嚴格，因此現(xiàn)有的技術(shù)很難實現(xiàn)NOx的達標排放。

作為新型燃燒技術(shù)，無焰燃燒技術(shù)在NOx排放控制上展現(xiàn)出巨大潛力[1-2]，最近30年得到眾多研究人員的青睞并迅速發(fā)展。研究結(jié)果表明，在無焰燃燒區(qū)域內(nèi)，燃燒溫度分布均勻，溫度峰值低，無火焰鋒面，噪音小且NOx排放水平低[3-4]。無焰燃燒技術(shù)逐步發(fā)展完善，其適應(yīng)燃料從最初的氣體燃料[2,5-7]已拓展至固體燃料[8-11]。文獻[12]指出，實現(xiàn)無焰燃燒一般需要滿足： 1)反應(yīng)前氧化劑被預(yù)熱或爐內(nèi)任意處的溫度均大于燃料的自燃點；2)反應(yīng)物高速射流，以使其被高溫?zé)煔獬浞窒♂專?)反應(yīng)區(qū)中氧氣的體積分數(shù)低于15%。對于固體燃料，其實現(xiàn)方式主要是利用燃氣燃燒或者蓄熱體產(chǎn)生的高溫低氧空氣[13-14]作為助燃空氣，或者利用常溫空氣高速射流卷吸煙氣[8-9]。但對于利用預(yù)熱燃料的方式卻很少涉及。全俄熱工研究院曾對煤粉預(yù)熱技術(shù)有過深入的研究，證實該技術(shù)高效而穩(wěn)定[15-16]。但該技術(shù)是通過天然氣燃燒的方式來預(yù)熱煤粉，需外加熱源，使試驗系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

中國科學(xué)院工程熱物理研究所提出基于循環(huán)流化床的新型預(yù)熱燃燒技術(shù)[17]，燃料通過部分燃燒實現(xiàn)自身預(yù)熱，無需外部熱源?；谠擁椉夹g(shù)而搭建了煤粉預(yù)熱燃燒試驗平臺，并展開了大量試驗，其結(jié)果表明該技術(shù)運行穩(wěn)定，燃料可預(yù)熱至800 ℃以上，超過燃料的自燃點[18-21]。本文中在前期的工作基礎(chǔ)上，旨在利用該項預(yù)熱燃燒技術(shù)來實現(xiàn)神木煙煤粉的無焰燃燒，并對低揮發(fā)分、難燃的氣化細粉灰的無焰燃燒進行相關(guān)探索性試驗。

1 實驗

1.1 裝置和過程

本文中采用30 kW煤粉無焰燃燒試驗臺，其系統(tǒng)流程見圖1。該系統(tǒng)由預(yù)熱燃燒器、下行燃燒室及其他部分構(gòu)成。

預(yù)熱燃燒器由提升管(內(nèi)徑為90 mm，高度為1 500 mm)、分離器及返料器構(gòu)成。一次風(fēng)(約占理論空氣質(zhì)量的20%～40%)從提升管底部供入。煤粉進入預(yù)熱燃燒器后部分燃燒，并將加熱自身至800 ℃以上。產(chǎn)生的高溫煤焦和煤氣(合稱預(yù)熱燃料)，從分離器出口進入下行燃燒室(內(nèi)徑為300 mm，高為3 500 mm)。

燃料噴口(內(nèi)徑為36 mm)和二次風(fēng)噴口(內(nèi)徑為7 mm)布置在下行燃燒室頂部。在噴口以下1 000 mm處的側(cè)墻上布置一層三次風(fēng)噴口。在下行燃燒室側(cè)墻上布置有6層觀火窗，其中最上2層為15 mm×150 mm的方形，位于燃料噴口以下80及250 mm處，以下4層為內(nèi)徑63 mm的圓形，分別位于600、900、1200、1 600 mm處。有少量壓縮空氣引入觀火窗，以便其在積灰時可以進行吹掃。該部分壓縮空氣在試驗過程中很少通入且總量極少，故其對燃燒的影響在本文中沒有考慮。

1—空氣壓縮機；2—給煤機；3—預(yù)熱燃燒器；4—下行燃燒室。圖1 30 kW煤粉無焰燃燒實驗臺工藝流程Fig.1 Schematic of 30 kW coal flames combustion test rig

預(yù)熱燃燒器安裝有5支K型熱電偶；下行燃燒室沿途布置有10支S型熱電偶，分別位于預(yù)熱燃料噴口以下100、250、400、600、800、1 200、1 600、2 100、2 600、3 200 mm處。在分離器出口處及在燃料噴口以下150、400、900、1 400、2 400、3 400 mm處設(shè)有取樣口，用于采集固體及氣體樣品進行分析。氣體樣品由Gasmet DX4000煙氣分析儀在線檢測；燃燒室出口的煙氣氧含量由氧化鋯在線監(jiān)測；在煙氣冷卻器出口進行飛灰取樣并分析含碳量。系統(tǒng)各測點的溫度值每秒采集一個數(shù)據(jù)且采集到的溫度波動在±4 ℃以內(nèi)。

1.2 原料

選取了高揮發(fā)分、低灰分的神木煙煤(陜西神木)及低揮發(fā)分、高灰分的氣化細粉灰(江蘇宿遷)為燃料，2種燃料的粒徑分布范圍均為0～100 μm，其工業(yè)分析及元素分析的收到基結(jié)果見表1。

表1 實驗原料工業(yè)分析和元素分析

1.3 工況

具體工況見表2。表中空氣當(dāng)量比指通入的空氣量與理論空氣量的比值(質(zhì)量比)；過量空氣系數(shù)指總空氣量與理論空氣量的比值。預(yù)熱溫度指預(yù)熱燃燒器內(nèi)的平均溫度。

2 結(jié)果及分析

2.1 預(yù)熱特性

燃料進入預(yù)熱燃燒器后進行部分燃燒，釋放的熱量用以加熱自身，并在無外界熱源狀態(tài)下維持預(yù)熱燃燒器的高溫(>900 ℃)穩(wěn)定運行。結(jié)果表明，預(yù)熱燃燒器內(nèi)部溫度分布均勻，最大溫差<30 ℃，隨時間的波動較小，在±4 ℃以內(nèi)。由于供入的風(fēng)量遠遠不足，在預(yù)熱燃燒器內(nèi)氣化反應(yīng)，因此，在預(yù)熱燃燒器的出口煙氣中，除了存在CO2及N2外，還有H2、CO等可燃氣體成分，該部分氣體將有助于預(yù)熱燃料在下行燃燒室的燃燒。

實驗過程中，在預(yù)熱燃燒器出口處收集煤焦，并對其進行工業(yè)分析與元素分析，分析結(jié)果見表3。根據(jù)灰平衡假設(shè)[22]，對神木煙煤及氣化細粉灰預(yù)熱過程中的各組分轉(zhuǎn)化率(某成分消耗的量/原煤中該成分含有的總量)進行計算：

表2 試驗工況

X組分剩余率=樣品X含量×原煤灰含量/樣品灰含量/原煤X含量，

X組分轉(zhuǎn)化率=1-X組分剩余率。

計算結(jié)果表明，神木煙煤揮發(fā)分及固定碳的轉(zhuǎn)化率分別為79.37%及48.14%，而氣化細粉灰則為63.39%和40.38%?？芍?，經(jīng)過預(yù)熱過程，燃料中大部分揮發(fā)分析出，其中的氮也隨之析出；另有接近50%的固定碳轉(zhuǎn)化。由于是還原性氣氛，大部分析出的氮轉(zhuǎn)化為了N2，其余轉(zhuǎn)化為NOx的前驅(qū)物NH3和HCN[18,21]。因N2不易轉(zhuǎn)化為NOx，燃料經(jīng)預(yù)熱后可在一定程度上降低NOx。氣化細粉灰是循環(huán)流化床煤氣化工藝的副產(chǎn)品，揮發(fā)分低而灰分高，反應(yīng)活性較弱，因而其揮發(fā)分及固定碳轉(zhuǎn)化率均較低。故在實際運行過程中，為維持在無輔助熱源下的熱量自平衡，氣化細粉灰供給量較大，其試驗功率高于神木煙煤的試驗功率。

表3 煤焦的工業(yè)及元素分析

2.2 燃燒特性

預(yù)熱燃料與二次風(fēng)由下行燃燒室的頂部平行射入下行燃燒室，由于預(yù)熱燃料自身溫度較高，因此能穩(wěn)定燃燒。因均相反應(yīng)速率快，煤氣在進入下行燃燒室的極短時間內(nèi)便與氧化劑混合燃燒。而煤焦雖然高溫，但其燃燒屬于異相反應(yīng)，反應(yīng)速率慢，燃燒反應(yīng)的時間較長。為了保障完全燃燒，下行燃燒室軸向的設(shè)計尺寸足夠長(3 500 mm)。根據(jù)預(yù)熱燃料的燃燒特性，可以將下行燃燒室劃分為3個區(qū)域，即煤氣燃燒區(qū)、焦炭燃燒區(qū)以及燃燼區(qū)，如圖2所示。

圖2 下行燃燒室燃燒分區(qū)示意圖Fig.2 Schematic diagram of combustion zones in down-fired combustor

煤氣燃燒區(qū)：主要發(fā)生煤氣的燃燒化學(xué)反應(yīng)，煤焦穿過這個區(qū)域會被進一步加熱，且揮發(fā)分再析出、部分焦炭發(fā)生二次氣化。煤氣燃燒所釋放的熱量除小部分對外散熱，其余部分用于加熱燃燒空氣(二次風(fēng))、生成的煙氣及煤焦，另有部分成為焦碳的氣化反應(yīng)熱源。此區(qū)域為強還原性氣氛，含氮前驅(qū)物主要轉(zhuǎn)化為N2，NOx生成受到抑制。

焦炭燃燒區(qū)：主要發(fā)生焦炭及CO等的燃燒反應(yīng)，燃燒溫度會進一步提高。穿過煤氣燃燒區(qū)后，焦炭溫度更高，反應(yīng)活性更好，且與氧化劑的混合更充分，故而開始燃燒放熱。由于進入大空間后的燃料射流速度減慢及煙氣回流，固體焦炭的停留時間更長，因此利于燃燒的進行。但鑒于異相反應(yīng)的慢速率，相較于煤氣燃燒區(qū)，該燃燒區(qū)范圍更廣。焦炭燃燒區(qū)是NOx生成的主要區(qū)域，對該區(qū)域的有效調(diào)控將有助于減少NOx排放。

燃燼區(qū)：燃料完成反應(yīng)，由于系統(tǒng)散熱，燃燒溫度開始持續(xù)降低。設(shè)計該區(qū)域主要是為不同燃料的充分燃燒提供余量。該區(qū)域燃燒反應(yīng)雖基本停止，但由于其有較高的溫度，且含有焦炭，NOx的還原反應(yīng)仍有可能繼續(xù)進行。

2.2.1 下行燃燒室軸向溫度分布

下行燃燒室軸向溫度分布曲線見圖3。由圖可知，氣化細粉灰燃燒溫度普遍高于神木煙煤的燃燒溫度，這是由氣化細粉灰試驗時的輸入功率比較大決定的。由于氣化細粉灰的給煤量遠高于神木煙煤，而揮發(fā)分及固定碳轉(zhuǎn)化率與神木煙煤相比區(qū)別不大，因此其煤氣產(chǎn)量高于神木煙煤，因而在下行燃燒室的煤氣燃燒區(qū)的燃燒溫度更高。同時，由于進入下行燃燒室的煤氣及二次風(fēng)射流速度更快，使得下游煙氣回流，煤氣燃燒區(qū)及煤焦燃燒區(qū)部分重合，溫度基本一致。而對于神木煙煤，由于煤氣產(chǎn)量少，煤氣燃燒區(qū)溫度低。相比于氣化細粉灰，神木煙煤溫度分布更為均勻，峰值溫度更低。

定義Tmean為燃燒室內(nèi)的空間平均溫度，T’為均方根溫度波動[23]，則：

(1)

(2)

式中：T為下行燃燒室不同測點的溫度，dV為對下行燃燒室體積的微分。

經(jīng)計算，在整個下行燃燒室空間內(nèi)，神木煙煤的空間平均溫度為887.77 ℃，均方根溫度波動為8.90%；氣化細粉灰的空間平均溫度為961.15 ℃，均方根溫度波動為8.05%。若不考慮燃燼區(qū)，計算實際煤氣及煤焦的燃燒空間(0～2 100 mm)，則神木煙煤的空間平均溫度提高至937.15，而均方根溫度波動降至3.22%；對于氣化細粉灰，其空間平均溫度為1 008.64 ℃，均方根溫度波動為4.17%?？梢姡谡麄€燃燒室空間內(nèi)，氣化細粉灰的均方根溫度波動小于神木煙煤，而在實際的燃燒空間內(nèi)，神木煙煤則明顯更小。Kumar等[23]將反應(yīng)器內(nèi)溫度歸一化之后空間溫度變化在15%以內(nèi)的燃燒定義為無焰燃燒。本試驗中，燃燒室均方根溫度波動均小于15%，尤其是在實際燃燒區(qū)內(nèi)，均方根溫度波動甚至低于5%，滿足該無焰燃燒的定義。

圖3 下行燃燒室軸向溫度分布Fig.3 Temperature profiles along axis down-fired combustor

2.2.2 焦炭中的碳含量及其碳轉(zhuǎn)化率

試驗過程中在下行燃燒室的6個取樣口進行焦炭采樣，對收集到的焦炭樣品進行含碳量分析及碳轉(zhuǎn)化率計算，結(jié)果見圖4。

氣化細粉灰沿程焦炭的碳含量均低于神木煙煤，這是由氣化細粉灰本身的低碳含量造成的。2種燃料的碳含量變化趨勢基本一致，在燃料噴口附近迅速下降，在達到第1個峰值點后開始下降并最終達到穩(wěn)定狀態(tài)。鑒于焦炭中其他成分的轉(zhuǎn)化也會嚴重影響焦炭的碳含量，故碳轉(zhuǎn)化率更能客觀表征碳的燃燒過程，反映焦炭燃燒的本質(zhì)。

由碳轉(zhuǎn)化率曲線，可知其變化趨勢與碳含量相反，這是可預(yù)料到的。由于整個燃燒進程中碳是不斷消耗的，因此碳轉(zhuǎn)化率曲線一方面表征焦碳的反應(yīng)進程，另一方面也可表明焦炭在燃燒室中的流動路線。由于燃料高速射流，在燃料噴口附近存在逆壓區(qū)域，下游焦炭隨著煙氣回流，因此碳轉(zhuǎn)化率呈現(xiàn)先升高再降低后再升高的變化趨勢。氣化細粉灰在燃料噴口附近由于有更高的燃燒溫度及更大的射流速度，故其回流區(qū)范圍更大回流量更多，故焦炭中的碳轉(zhuǎn)化率變化也大，存在碳轉(zhuǎn)化率降低的范圍也更廣。

在燃料噴口1 000 mm以下，碳轉(zhuǎn)化率開始升高，且升高的速率逐漸減慢。一方面是煙氣回流率開始降低，另一方面隨著碳的消耗，燃燒反應(yīng)逐漸減弱。在燃燒室2 000 mm以下焦炭轉(zhuǎn)化率基本不再變化，由此可說明2 000 mm以下進入燃燼區(qū)，燃燒反應(yīng)基本停止。

燃燒效率可用式(3)表示。

a 碳含量b 碳轉(zhuǎn)化率圖4 下行燃燒室沿程焦炭中碳含量及碳轉(zhuǎn)化率變化曲線Fig.4 Carbon content in coal chars and carbon conversion rate along axis of down-fired combustor

η=1-q3-q4，

(3)

(4)

(5)

式中：q3是物理不完全燃燒熱損失；q4是化學(xué)不完全燃燒熱損失；Cf是尾部飛灰中的未燃碳含量；Vgy是下行燃燒室出口的干煙氣體積；CO是出口一氧化碳體積分數(shù)；Qnet指燃料收到基的低位熱值。

對于神木煙煤，其尾部飛灰中未燃碳含量為17.8%，CO質(zhì)量濃度為173.1 mg/m3；而對于氣化細粉灰，未燃碳及CO含量分別為11.5%及107.9 mg/m3。故計算燃燒效率分別為96.8%及89.9%。

2.2.3 火焰圖片

下行燃燒室內(nèi)沿軸線方向的火焰圖見圖5，其中最上層觀火窗緊靠下行燃燒室頂部。由圖可見，在0～1 600 mm的范圍內(nèi)，下行燃燒室內(nèi)部均可見亮度，但是沒有發(fā)現(xiàn)火焰鋒面，表明無焰燃燒是體積燃燒，與傳統(tǒng)火焰燃燒有本質(zhì)的區(qū)別。與氣化細粉灰相比，神木煙煤的觀火窗照片整體較暗，但亮度更均勻，且下行燃燒室內(nèi)更為透明。對于氣化細粉灰，由于給煤量較大，且原煤中灰分偏高，因此其實際在下行燃燒室內(nèi)的焦炭流量較大，且其燃燒溫度較高，從而導(dǎo)致氣化細粉灰試驗中下行燃燒室亮度普遍偏高。

縱使在可燃物消耗殆盡，反應(yīng)減弱時，大量的高溫固體焦炭依然具有足夠高的發(fā)光率，使得下行燃燒室并未因燃燒減弱而特別暗淡。對于2種燃料，下行燃燒室頂部圖片均較暗，一方面是由于該燃燒區(qū)域的燃燒溫度較低，另一方面煤氣燃燒的發(fā)光較弱。對比圖3可知，對于氣化細粉灰，下行燃燒室頂部0～900 mm區(qū)間內(nèi)的燃燒溫度基本一致，然而觀火窗照片的亮度變化卻較大。

a 神木煙煤,80 mmb 氣化細粉灰,80 mmc 神木煙煤,250 mmd 氣化細粉灰,250 mme 神木煙煤,600 mmf 氣化細粉灰,600 mm

g 神木煙煤,900 mmh 氣化細粉灰,900 mmi 神木煙煤,1 200 mmj 氣化細粉灰,1 200 mmk 神木煙煤,1 600 mml 氣化細粉灰,1 600 mm圖5 沿下行燃燒室軸線方向不同位置的火焰照片F(xiàn)ig.5 Flame images along axis of down-fired combustor

對每張照片進行灰度處理并計算照片的平均灰度值，由此繪制出沿燃燒室軸線方向的照片灰度比值變化曲線，見圖6。

圖6 火焰照片灰度值變化曲線Fig.6 Gray value curves of flame images

由于照片的灰度值變化很大程度上可以表征照片的亮度變化，因此圖6也可看成是下行燃燒室的亮度變化曲線圖。由圖可以看出，神木煙煤預(yù)熱燃料燃燒時不同位置的亮度基本相同，而氣化細粉灰預(yù)熱燃料燃燒室不同位置的亮度變化較大。氣化細粉灰試驗時在下行燃燒室600 mm處亮度最高，可知在該區(qū)域焦炭燃燒反應(yīng)最劇烈； 在600 mm以后，亮度減弱，這是焦炭中碳含量逐步降低導(dǎo)致的； 在1 000 mm通入三次風(fēng)后，并未見亮度有明顯變化，也未見燃燒溫度明顯變化(圖3)，但碳轉(zhuǎn)化率急劇上升(圖4)。

為了獲得無焰燃燒模式下的燃燒穩(wěn)定性規(guī)律，本次試驗使用相機(固定相機參數(shù))拍攝了一組下行燃燒室的觀火窗視頻，并對每個視頻進行了相同方式的處理，最終獲得視頻灰度值的波動性曲線。

具體處理步驟為：

1)在穩(wěn)定運行工況下，固定相機拍攝觀火窗視頻。

2)獲得視頻的每一幀圖片，并將真彩圖轉(zhuǎn)化為灰度值圖。

3)計算每一幀圖片的相關(guān)性系數(shù)并獲得相關(guān)性系數(shù)-幀數(shù)曲線。

設(shè)第n幀圖片某點(n1，n2)的灰度值記為Xn(n1，n2)，視頻(多幀圖片)的平均灰度值矩陣記為X，則第n幀圖片歸一化的相關(guān)性系數(shù)Cn[24]可表示為

(6)

式中：M1和M2分別表示單幀圖片水平及豎直像素的點數(shù)；及分別表示X及Xn的平均值；Cn的變化表征了火焰燃燒的穩(wěn)定性及燃燒反應(yīng)的強度。

由上述方法獲得的相關(guān)性系數(shù)-幀數(shù)曲線見圖7。由圖可以看出，與氣化細粉灰相比，神木煙煤的灰度值波動性更大，且在0～1 200 mm范圍內(nèi)均有一定幅度的波動。曲線的波動大小反應(yīng)了預(yù)熱燃料的反應(yīng)強弱(包括燃燒反應(yīng)和氣化反應(yīng))。對于神木煙煤，其反應(yīng)活性大，焦炭的燃燒反應(yīng)沿整個燃燒區(qū)(0～1 200 mm)進行，尤其在600～1 200 mm的范圍內(nèi)，燃燒反應(yīng)更激烈。對于氣化細粉灰，由于其預(yù)熱后的煤焦含碳量低且灰分高，焦炭的燃燒反應(yīng)影響較小，在600 mm處波動幅度最大，在該區(qū)域燃燒反應(yīng)最強。在通入三次風(fēng)后，焦炭仍可進一步反應(yīng)，并在900 mm以下再次出現(xiàn)較低程度的燃燒。

2.3 NOx排放特性

CO及NOx沿下行燃燒室軸線方向的含量變化曲線見圖8。由CO變化曲線可知，神木煙煤及氣化細粉灰試驗時CO含量的變化趨勢相似。在燃料噴口附近由于CO的大量存在，還原性氣氛強，NOx的前驅(qū)物更易向N2轉(zhuǎn)化[25]，其生成受到抑制。在400～900 mm區(qū)間，CO急劇下降至較低水平，該反應(yīng)區(qū)間是CO的主要燃燒區(qū)。900 mm以后，CO基本不再變化。由圖可以看出，CO的消耗是在三次風(fēng)(1 000 mm)噴入之前。神木煙煤工況中CO排放體積分數(shù)為1.73×10-4，氣化細粉灰工況中CO排放體積分數(shù)為1.07×10-4。

a 神木煙煤,80 mmb 氣化細粉灰,80 mmc 神木煙煤,250 mmd 氣化細粉灰,250 mm

e 神木煙煤,600 mmf 氣化細粉灰,600 mmg 神木煙煤,900 mmh 氣化細粉灰,900 mmi 神木煙煤,1 200 mmj 氣化細粉灰,1 200 mmk 神木煙煤,1 600 mml 氣化細粉灰,1 600 mm圖7 相關(guān)性系數(shù)-幀數(shù)的曲線Fig.7 Correlation coefficient-frames curves

a CO

b NOx圖8 CO及NOx沿燃燒室軸線方向的濃度變化Fig.8 CO and NOx concentration along axis of down-fired combustor

預(yù)熱過程中生成的高溫煤氣具有強還原性，其成分中不含NOx，NOx在下行燃燒室內(nèi)生成。對于煤粉預(yù)熱燃燒系統(tǒng)，一系列試驗研究表明[18-20]，NOx主要來源于燃料氮。而燃料中絕大部分的揮發(fā)分N在預(yù)熱過程中析出，由于預(yù)熱過程為強還原性氣氛，因而不會轉(zhuǎn)化為NOx，因此NOx主要源于焦炭氮。在CO濃度開始降低時，NOx同時開始大量生成。在三次風(fēng)噴口以下，NOx濃度持續(xù)下降，即三次風(fēng)的通入并未增加NOx的生成，這與某些研究結(jié)果[26-27]正好相反。分析認為，三次風(fēng)噴口以下，燃燒溫度較低，故NOx生成受到限制。氧量雖然增加，但焦炭對NOx的還原反應(yīng)依然存在，且適當(dāng)?shù)难趿靠赡軙龠MNOx的還原[28-29]，故導(dǎo)致NOx濃度下降。在該區(qū)域發(fā)生的是焦炭與NOx的異相還原反應(yīng)，還原程度取決于焦炭的反應(yīng)性。因神木煙煤焦炭的反應(yīng)性更強，故其NOx的還原量更多。本試驗中，其最終的NOx排放體積分數(shù)分別為58.4×10-6及62.3×10-6，轉(zhuǎn)化為體積分數(shù)6%的O2則為90.4、96.7 mg/m3，均低于100 mg/m3。

3 結(jié)論

1)實驗系統(tǒng)不僅適用于高揮發(fā)分的神木煙煤，也適應(yīng)于低揮發(fā)分的氣化細粉灰，且系統(tǒng)運行穩(wěn)定，溫度波動較小。

2)燃料經(jīng)過預(yù)熱燃燒器可以被預(yù)熱至較高溫度，且預(yù)熱燃燒器內(nèi)部溫度分布均勻，最大溫差低于30 ℃，預(yù)熱過程中燃料中的大部分揮發(fā)分析出。

3)對于神木煙煤和氣化細粉灰，下行燃燒室的溫度分布都比較均勻，均方根溫度波動值均低于10%，在實際燃燒區(qū)甚至低于5%。使用相機對下行燃燒室不同部位進行拍照，沒有明顯的火焰鋒面。

4)實驗產(chǎn)生的NOx主要來源于焦炭氮，且隨著焦炭的燃燒過程而被釋放，并在迅速達到峰值后開始下降，在焦炭的異相還原反應(yīng)下，可以降至較低水平。本試驗中2種燃料的NOx排放均較低，均低于100 mg/m3。