楊蘇豐,朱建國

(1.中國科學(xué)院大學(xué),北京 100049;2.中國科學(xué)院工程熱物理研究所 煤炭高效低碳利用全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100190)

0 引 言

煤泥作為煤炭分選過程中主要的副產(chǎn)品之一,因其灰分大、熱值低、顆粒較細(xì)等特性,利用率低且易造成嚴(yán)重環(huán)境污染。隨著煤炭分選量及分選率增加,煤泥產(chǎn)量逐年增長[1]。提高煤泥資源化利用,可以解決煤泥導(dǎo)致的環(huán)境污染問題,增加經(jīng)濟(jì)效益。

循環(huán)流化床(Circulating Fluidized Bed,CFB)技術(shù)因具有燃燒適應(yīng)性廣、高傳熱傳質(zhì)、高燃燒效率、良好的負(fù)荷變化能力等優(yōu)點(diǎn)[2],逐漸發(fā)展成為主流燃煤發(fā)電技術(shù)之一,并擔(dān)負(fù)著廢棄物燃燒利用、低污染物排放和深度靈活調(diào)峰等重任。將煤泥與其他煤種/生物質(zhì)燃料在CFB內(nèi)摻混燃燒是煤泥綜合利用的最重要方式之一[3-4]。王云雷[5]采用熱重分析方法對(duì)煤泥分別摻混褐煤、煙煤和木屑進(jìn)行了燃燒特性分析。研究表明,煤泥與煙煤摻混比例較低時(shí),混煤的可燃性、穩(wěn)燃性大幅改善。胡瑞金[6]和陳國勝[7]研究了煤泥不同摻混比對(duì)超臨界CFB鍋爐燃燒特性的影響。研究表明,煙煤摻混較低比例的煤泥有利于加快燃燒反應(yīng)速度、提高鍋爐的快速變負(fù)荷能力及降低NOx排放,而較高煤泥的摻混比(摻混比大于30%)使得CFB返料量增加、風(fēng)機(jī)電耗增加,影響鍋爐整體經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)數(shù)值模擬及鍋爐實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)[6,8-10],在無噴氨情況下,NOx初始排放量在300 mg/m3以上,且煤泥摻混比對(duì)NOx排放量影響較大。劉彥鵬等[11]針對(duì)300 MW CFB鍋爐摻燒煤泥對(duì)燃燒效率影響進(jìn)行了試驗(yàn)研究。結(jié)果表明,摻燒煤泥增加鍋爐排煙溫度及燃料不完全燃燒損失,鍋爐總效率下降約1.5%。如何提高煤泥在CFB鍋爐中的利用率、燃燒效率及降低NOx排放水平,是當(dāng)前亟待解決的主要問題。

分級(jí)燃燒技術(shù)是實(shí)現(xiàn)煤燃燒過程中低NOx排放的有效技術(shù)之一。分級(jí)燃燒技術(shù)主要分為空氣分級(jí)燃燒技術(shù)和燃料分級(jí)燃燒技術(shù)。研究表明[12-17],采用空氣分級(jí)燃燒技術(shù)可增加燃料在還原區(qū)的停留時(shí)間,促進(jìn)NOx還原,降低NOx排放;采用燃料分級(jí)燃燒技術(shù)的脫硝率在爐內(nèi)脫硝技術(shù)中最高,可大幅降低煤燃燒過程中的NOx排放。呂清剛等[18]開發(fā)了一種基于循環(huán)流化床預(yù)熱的煤粉燃燒新技術(shù)。該工藝采用流態(tài)化預(yù)熱與煤粉爐室燃相耦合,在整個(gè)燃燒過程采用分段式燃燒實(shí)現(xiàn)煤粉燃燒的高燃燒效率和低污染物排放,尤其是低氮氧化物(NOx)排放[19]?，F(xiàn)已對(duì)煙煤、半焦和氣化殘?zhí)康炔煌剂祥_展了包含預(yù)熱當(dāng)量比等不同參數(shù)的大量預(yù)熱燃燒試驗(yàn)研究[20-26],并在工業(yè)生產(chǎn)中得以應(yīng)用[27-28]。在煤粉預(yù)熱燃燒系統(tǒng)中,預(yù)熱燃燒器空氣當(dāng)量比主要影響預(yù)熱過程中煤氮向N2和NH3的轉(zhuǎn)化率,以及焦炭氮的析出,從而實(shí)現(xiàn)在燃燒過程中減少向NOx的轉(zhuǎn)化,實(shí)現(xiàn)減排,且隨預(yù)熱空氣當(dāng)量比增加,NOx排放量呈下降趨勢(shì)。目前,將流態(tài)化預(yù)熱與循環(huán)流化床相耦合的燃燒工藝還未有相關(guān)試驗(yàn)研究。

因此,筆者基于燃料預(yù)熱改性的理念,設(shè)計(jì)建設(shè)了30 kW循環(huán)流化床預(yù)熱燃燒試驗(yàn)平臺(tái),并開展摻混固廢煤泥的循環(huán)流化床預(yù)熱燃燒試驗(yàn),研究結(jié)果可為循環(huán)流化床預(yù)熱燃燒技術(shù)的發(fā)展和工業(yè)應(yīng)用提供理論和數(shù)據(jù)支撐。

1 試 驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)裝置與原理

試驗(yàn)在30 kW預(yù)熱燃燒綜合評(píng)價(jià)試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行,其工藝流程如圖1所示。系統(tǒng)由3部分組成:流態(tài)化預(yù)熱器、CFB及輔助系統(tǒng)。輔助系統(tǒng)包括電阻絲輔熱系統(tǒng)、給煤系統(tǒng)、配風(fēng)系統(tǒng)、煙氣冷卻系統(tǒng)和測(cè)控系統(tǒng)。

圖1 30 kW預(yù)熱燃燒試驗(yàn)裝置流程

試驗(yàn)燃料為粉體燃料,與普通循環(huán)流化床粒煤存在明顯差異。粉體燃料通入預(yù)熱器內(nèi),預(yù)熱器流化風(fēng)由底部通入,因預(yù)熱器流化風(fēng)量遠(yuǎn)低于燃料燃燒的理論空氣量,預(yù)熱器內(nèi)為強(qiáng)還原性氣氛,粉體燃料在預(yù)熱器內(nèi)發(fā)生燃燒和氣化反應(yīng),燃燒反應(yīng)釋放的熱量維持預(yù)熱器內(nèi)溫度在800～950 ℃。燃料在預(yù)熱器內(nèi)反應(yīng)后轉(zhuǎn)化為高溫預(yù)熱半焦和預(yù)熱煤氣,稱為高溫預(yù)熱燃料。高溫預(yù)熱燃料流入CFB后與CFB一次風(fēng)、二次風(fēng)及三次風(fēng)混合燃燒。CFB一次風(fēng)從CFB底部通入,二次風(fēng)和三次風(fēng)由CFB不同高度通入。其中,定義CFB二次風(fēng)噴口以下的區(qū)域?yàn)檫€原區(qū)。高溫預(yù)熱燃料在循環(huán)流化床內(nèi)燃燒產(chǎn)生的煙氣經(jīng)尾部冷卻和布袋除塵凈化后,經(jīng)煙囪排入大氣。

預(yù)熱器自身為循環(huán)流化床形式,由提升管、旋風(fēng)分離器以及返料器組成,提升管內(nèi)徑81 mm,高度1 600 mm。提升管200、500和1 450 mm高度處設(shè)置了3個(gè)K型熱電偶,返料器和旋風(fēng)分離器頂部各設(shè)置了1個(gè)K型熱電偶。預(yù)熱器采用耐高溫合金鋼加工制造,外用巖棉保溫。

CFB提升管采用了變徑設(shè)計(jì),下部高度400 mm、內(nèi)徑89 mm,上部高度2 572 mm、內(nèi)徑108 mm。預(yù)熱燃料入口位于提升管布風(fēng)板上300 mm高度處。提升管150、1 480和2 630 mm高度處設(shè)置了3個(gè)K型熱電偶,返料器和旋風(fēng)分離器頂部各設(shè)置了1個(gè)K型熱電偶。CFB采用分級(jí)配風(fēng),二次風(fēng)及三次風(fēng)噴口分別位于布風(fēng)板上414 mm和1 500 mm處。

試驗(yàn)臺(tái)所用空氣全部由空氣壓縮機(jī)提供,壓縮空氣經(jīng)過除濕器和過濾器處理,由質(zhì)量流量計(jì)分配到試驗(yàn)系統(tǒng)中。預(yù)熱器提升管和CFB提升管設(shè)置三段式可控電阻絲輔熱,以便試驗(yàn)臺(tái)快速啟動(dòng)。

試驗(yàn)臺(tái)設(shè)置了1個(gè)預(yù)熱燃料取樣點(diǎn)、4個(gè)CFB沿程取樣點(diǎn)和1個(gè)尾部煙氣取樣點(diǎn)。預(yù)熱燃料取樣點(diǎn)在預(yù)熱器的旋風(fēng)分離器出口段,預(yù)熱煤氣由便攜式煤氣分析儀檢測(cè),預(yù)熱半焦由濾筒通過抽氣泵進(jìn)行抽吸收集,并用于工業(yè)分析和元素分析,NH3及HCN則利用可抽取便攜式檢測(cè)管進(jìn)行測(cè)量;CFB提升管上設(shè)置4個(gè)取樣口,分別位于提升管布風(fēng)板上550、1 250、1 950和2 650 mm高度處。CFB沿程取樣通過Gasmet煙氣分析儀分析;煙氣取樣點(diǎn)位于煙氣冷卻器前端的水平管段,煙氣成分由ECOM煙氣分析儀分析,飛灰在集灰斗中收集。整個(gè)裝置的運(yùn)行由可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller,PLC)控制。

1.2 燃料特性

試驗(yàn)燃料為神木煙煤和陜西煤泥摻混燃料,煤泥為干燥后樣品,煤泥摻混質(zhì)量比為25%,粒徑分布如圖2所示,累積體積分?jǐn)?shù)10%、50%和90%所對(duì)應(yīng)的切割粒徑分別為14.55、76.18和208.61 μm。

圖2 25%摻混煤泥燃料粒徑分布

神木煙煤及陜西煤泥的工業(yè)分析和元素分析見表1。

表1 神木煙煤和陜西煤泥的工業(yè)分析和元素分析

1.3 試驗(yàn)工況

試驗(yàn)過程中保持給料量、還原區(qū)當(dāng)量比、二、三次風(fēng)配比、過量空氣系數(shù)不變,僅改變預(yù)熱當(dāng)量比,研究煙煤摻混煤泥的預(yù)熱特性、CFB燃燒特性及NOx排放特性,試驗(yàn)工況見表2。

表2 試驗(yàn)工況

λPr、λCFB、λRe、λSe、λTh、λ計(jì)算公式為

λPr=APr/AStoic,

(1)

APr=APr,Coal+APr,Do+APr,mat,

(2)

λCFB=ACFB/AStoic,

(3)

ACFB=ACFB,Coal+ACFB,Do+ACFB,mat,

(4)

λRe=(APr+ACFB)/AStoic,

(5)

λSe=ASe/AStoic,

(6)

λTh=ATh/AStoic,

(7)

λ=λPr+λCFB+λSe+λTh,

(8)

式中,APr、APr,Coal、APr,Do、APr,mat、分別為預(yù)熱器流化風(fēng)、播煤風(fēng)、底部風(fēng)、返料風(fēng)的體積流量,m3/h;AStoic為燃料完全燃燒所需理論空氣流量,m3/h;ACFB、ACFB,Coal、ACFB,Do、ACFB,mat、ASe、ATh分別為CFB一次風(fēng)、播煤風(fēng)、底部風(fēng)、返料風(fēng)、二次風(fēng)、三次風(fēng)的體積流量,m3/h。

1.4 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)前,分別向預(yù)熱器和CFB內(nèi)加入粒徑為0.1～0.7 mm、質(zhì)量2.5和3.0 kg的石英砂作為床料。開啟預(yù)熱器流化風(fēng)和CFB一次風(fēng)以保證提升管內(nèi)床料流化,同時(shí)開啟電阻絲輔熱系統(tǒng)為提升管加熱升溫。待提升管底部溫度達(dá)500 ℃左右時(shí),啟動(dòng)螺旋給料機(jī),以小劑量連續(xù)給煤使提升管持續(xù)升溫。提升管平均溫度升至800 ℃時(shí),關(guān)閉電阻絲輔熱系統(tǒng),并加大給煤量、底部風(fēng)和返料風(fēng),直至預(yù)熱器建立循環(huán),然后將預(yù)熱器切換至氣化狀態(tài),調(diào)節(jié)給煤量及風(fēng)量至設(shè)計(jì)值,待預(yù)熱器和CFB整體溫度穩(wěn)定時(shí),開始工況測(cè)量和數(shù)據(jù)采集。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 工藝穩(wěn)定性

以工況2為例,預(yù)熱器和循環(huán)流化床不同位置處的溫度隨時(shí)間的變化如圖3所示?？芍A(yù)熱器及CFB燃燒室內(nèi)溫度運(yùn)行平穩(wěn),無波動(dòng),實(shí)現(xiàn)了循環(huán)流化床預(yù)熱燃燒系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

圖3 工況2中溫度隨時(shí)間變化

預(yù)熱器和循環(huán)流化床的溫度沿高度方向的分布如圖4所示。預(yù)熱器提升管溫度最高點(diǎn)出現(xiàn)在提升管約500 mm處,最低點(diǎn)出現(xiàn)在約200 mm處,平均溫差為23 ℃,體現(xiàn)了流態(tài)化預(yù)熱器內(nèi)溫度均勻分布和整體預(yù)熱的特點(diǎn)。預(yù)熱器旋風(fēng)分離器出口溫度為820 ℃,高于燃料燃點(diǎn),可持續(xù)、穩(wěn)定地產(chǎn)生高溫預(yù)熱燃料供給CFB。CFB提升管溫度最高點(diǎn)出現(xiàn)在提升管上部約1 480 mm處,最低點(diǎn)出現(xiàn)在約2 630 mm處,平均溫差為78 ℃,反映出預(yù)熱燃料可在循環(huán)流化床內(nèi)穩(wěn)定均勻燃燒。

圖4 工況2中溫度沿高度變化

圖5為工況2中預(yù)熱器和CFB內(nèi)壓差隨時(shí)間變化,可知壓差脈動(dòng)平穩(wěn),預(yù)熱器下部和CFB下部的平均壓差分別為4.54和3.42 kPa。

圖5 工況2中壓差隨時(shí)間變化

煙氣中CO和NOx排放量隨時(shí)間變化如圖6所示,CO和NOx波動(dòng)平穩(wěn),測(cè)試尾部煙氣的CO質(zhì)量濃度均值為997 mg/m3(6% O2),NOx質(zhì)量濃度均值為191 mg/m3(6% O2)。

圖6 工況2中CO和NOx排放量隨時(shí)間變化

綜上,摻燒煤泥比例為25%時(shí),可在循環(huán)流化床預(yù)熱燃燒新型工藝中實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運(yùn)行。

2.2 預(yù)熱空氣當(dāng)量比對(duì)預(yù)熱特性的影響

2.2.1 預(yù)熱溫度分布

圖7為不同預(yù)熱空氣當(dāng)量比下預(yù)熱器內(nèi)不同位置的溫度變化,左側(cè)為預(yù)熱器提升管內(nèi)沿程溫度變化,右側(cè)為預(yù)熱器的返料器和旋風(fēng)分離器沿程溫度變化?？芍?預(yù)熱空氣當(dāng)量比由0.36增至0.51,預(yù)熱器沿程溫度逐漸增加。這是由于預(yù)熱器空氣當(dāng)量比小于1時(shí),供入預(yù)熱器內(nèi)的空氣量不足以使摻混燃料完全燃燒,燃料在預(yù)熱過程中會(huì)進(jìn)行部分燃燒與氣化反應(yīng),隨預(yù)熱空氣當(dāng)量比的增加,燃料在預(yù)熱器內(nèi)燃燒份額及化學(xué)反應(yīng)份額增加,釋放的熱量隨之增加,使得預(yù)熱器內(nèi)溫度增加。

圖7 預(yù)熱器沿程溫度隨λPr變化

預(yù)熱器提升管內(nèi)溫差均在30 ℃內(nèi),其原因一方面是高灰分的煤泥與煙煤摻混使得混料灰含量增至14%,經(jīng)預(yù)熱燃燒后,部分飛灰作為床料參與循環(huán),減小了燃燒室內(nèi)溫差;另一方面是在預(yù)熱器給煤量一定的情況下,隨著預(yù)熱當(dāng)量比由0.36增至0.51,預(yù)熱器流化風(fēng)量由8.16 m3/h增至11.7 m3/h,預(yù)熱器內(nèi)的表觀風(fēng)速由1.65 m/s增至2.64 m/s,使得預(yù)熱器內(nèi)的物料循環(huán)倍率增加,減小了燃燒室沿程溫差。

2.2.2 預(yù)熱煤氣特性

圖8為煤氣成分和煤氣熱值隨預(yù)熱空氣當(dāng)量比變化?？芍?預(yù)熱器空氣當(dāng)量比由0.36增至0.51,煤氣中CO2體積分?jǐn)?shù)增加,CO、H2和CH4體積分?jǐn)?shù)降低,煤氣熱值(CV)降低。

圖8 煤氣成分和熱值隨λPr變化

在保持預(yù)熱器給煤量不變的情況下,增大預(yù)熱器空氣當(dāng)量比,供入的空氣量增多,爐內(nèi)反應(yīng)中O2量增多,氧/煤比增加,有利于混煤中碳放熱反應(yīng)和煤氣中CO氧化反應(yīng),致使煤氣中CO2體積分?jǐn)?shù)由13.27%增至17.48%,CO體積分?jǐn)?shù)由7.03%降至6.07%。預(yù)熱器流化風(fēng)量由8.16 m3/h增至11.7 m3/h,提升管內(nèi)流化風(fēng)速由1.65 m/s升至2.64 m/s,燃料停留時(shí)間由0.97 s降至0.61 s,導(dǎo)致燃料熱解反應(yīng)減弱,熱解產(chǎn)生的H2、CH4和CO含量下降。熱解產(chǎn)生的部分H2和CH4與燃燒室內(nèi)增加的O2量反應(yīng)氧化,致使煤氣中H2體積分?jǐn)?shù)由4.88%降至3.30%,CH4體積分?jǐn)?shù)由1.29%降至0.77%。

預(yù)熱器流化風(fēng)量由8.16 m3/h增至11.7 m3/h時(shí),可燃成分(CO、H2、CH4)的煤氣體積分?jǐn)?shù)由13.20%降至10.14%,煤氣熱值由2.02 MJ/m3降至1.49 MJ/m3,煤氣品質(zhì)明顯下降。試驗(yàn)結(jié)果變化整體趨勢(shì)與張震等[29]研究結(jié)果具有一致性。

圖9為煤氣中NH3和HCN濃度隨預(yù)熱空氣當(dāng)量比變化。可知,隨著預(yù)熱空氣當(dāng)量比的增加,煤氣中NH3體積分?jǐn)?shù)由800×10-6降至460×10-6,HCN體積分?jǐn)?shù)由86×10-6增至240×10-6,NH3和HCN體積分?jǐn)?shù)總量由886×10-6降至700×10-6。

圖9 NH3/HCN隨λPr變化

摻混燃料在預(yù)熱器內(nèi)進(jìn)行的部分氣化反應(yīng)處于強(qiáng)還原性氣氛,阻止了燃料氮向NOx的轉(zhuǎn)化。大部分燃料氮被還原成N2,另一部分則轉(zhuǎn)化為以NH3和HCN為主要產(chǎn)物的NOx前驅(qū)物。隨預(yù)熱空氣當(dāng)量比增加,預(yù)熱器燃燒室溫度升高,使NH3體積分?jǐn)?shù)降低,HCN體積分?jǐn)?shù)升高。隨預(yù)熱空氣當(dāng)量比的增加,預(yù)熱過程煤氮向N2的轉(zhuǎn)化率增加,同時(shí)煤氮向氮氧化物前驅(qū)物(NH3和HCN)轉(zhuǎn)化的比例降低,說明預(yù)熱空氣當(dāng)量比的增加有利于預(yù)熱過程燃料氮直接向N2轉(zhuǎn)化,即有利于強(qiáng)化源頭脫氮。

2.3 預(yù)熱空氣當(dāng)量比對(duì)CFB燃燒特性的影響

2.3.1 CFB燃燒溫度分布特性

圖10為CFB沿程溫度隨預(yù)熱空氣當(dāng)量比變化,左側(cè)為CFB提升管內(nèi)沿程溫度變化,右側(cè)為CFB的返料器和旋風(fēng)分離器沿程溫度變化。預(yù)熱空氣當(dāng)量比由0.36增至0.51,CFB提升管內(nèi)溫度在500 mm以下增加,1 000 mm以上降低,且沿程溫度呈基本相同的“兩頭低,中間高”現(xiàn)象,提升管內(nèi)溫差在80 ℃以內(nèi);預(yù)熱空氣當(dāng)量比由0.36增至0.51,返料器和旋風(fēng)分離器溫度隨預(yù)熱空氣當(dāng)量比增加而降低。

圖10 CFB沿程溫度隨λPr變化

CFB一次風(fēng)當(dāng)量比由0.61降至0.47,一次風(fēng)量由13.98 m3/h降至10.5 m3/h,同等負(fù)荷或給料量下,隨預(yù)熱空氣當(dāng)量比增加,由CFB提升管300 mm處輸入的高溫預(yù)熱燃料溫度增加,使得CFB底部溫度升高。但較大的預(yù)熱空氣當(dāng)量比與較低的煤氣熱值對(duì)應(yīng),因此,在CFB上部呈溫度降低的趨勢(shì)。

反之,預(yù)熱空氣當(dāng)量比為0.36時(shí),盡管預(yù)熱燃料溫度偏低,出現(xiàn)CFB底部溫度偏低現(xiàn)象,但隨燃燒進(jìn)行,預(yù)熱燃料釋放熱量增加,CFB提升管中上部溫度上升。

2.3.2 CFB燃燒CO、NO分布特性

圖11為CFB沿程CO、NO體積分?jǐn)?shù)隨預(yù)熱空氣當(dāng)量比變化?？芍?CO、NO體積分?jǐn)?shù)沿程降低,且預(yù)熱空氣當(dāng)量比由0.36增至0.51時(shí),NO體積分?jǐn)?shù)增加,CO體積分?jǐn)?shù)在1 700 mm以下增加,1 700 mm以上降低。

圖11 CFB沿程CO/NO隨λPr變化

二次風(fēng)噴口以下區(qū)域?yàn)檫€原性氣氛,二次風(fēng)噴口至燃燒室出口為氧化性氣氛。預(yù)熱空氣當(dāng)量比由0.36增至0.51時(shí),CFB一次風(fēng)當(dāng)量比由0.61降至0.47,可見在還原區(qū)當(dāng)量比(預(yù)熱當(dāng)量比 + CFB一次風(fēng)當(dāng)量比)不變的條件下,CFB一次風(fēng)量的降低,導(dǎo)致CFB底部CO體積分?jǐn)?shù)增加。預(yù)熱空氣當(dāng)量比為0.51時(shí),CFB底部的CO體積分?jǐn)?shù)最高達(dá)8 431×10-6,但隨燃燒進(jìn)行,CO體積分?jǐn)?shù)快速降低。

隨預(yù)熱當(dāng)量比增加,NH3體積分?jǐn)?shù)降低,HCN體積分?jǐn)?shù)增加,而HCN進(jìn)入CFB與一次風(fēng)混合后,容易發(fā)生向NO的轉(zhuǎn)化反應(yīng)?？芍?在CFB提升管全高度范圍內(nèi),預(yù)熱器空氣當(dāng)量比為0.51的NO體積分?jǐn)?shù)均較其他值高。

2.4 預(yù)熱空氣當(dāng)量比對(duì)NOx排放特性的影響

圖12為NOx排放量隨預(yù)熱當(dāng)量比變化(6% O2)?？芍S預(yù)熱空氣當(dāng)量比的增加,NOx排放量增加。

圖12 NOx排放量隨λPr變化

在保證工況運(yùn)行負(fù)荷量一定的情況下,預(yù)熱空氣當(dāng)量比由0.36增至0.51時(shí),燃燒效率由92.01%增至92.63%,CFB預(yù)熱燃燒的NOx排放量由172 mg/m3增至242 mg/m3。預(yù)熱當(dāng)量比增加,預(yù)熱煤氣中HCN體積分?jǐn)?shù)增加,CFB沿程N(yùn)O體積分?jǐn)?shù)高,這是高預(yù)熱空氣當(dāng)量比下NOx排放高的主要原因。

3 結(jié) 論

1)預(yù)熱器空氣當(dāng)量比由0.36增至0.51,預(yù)熱器內(nèi)還原反應(yīng)減弱,煤氣中CO2體積分?jǐn)?shù)由13.27%增至17.48%,可燃組分(CH4+CO+H2)體積分?jǐn)?shù)由13.20%降至10.14%,NH3和HCN體積分?jǐn)?shù)之和由886×10-6降至700×10-6,熱值由2.02 MJ/m3降至1.49 MJ/m3,煤氣品質(zhì)降低。

2)隨預(yù)熱當(dāng)量比增加,煙煤摻混煤泥的預(yù)熱器溫度增加,CFB燃燒室上部溫度降低,CO、NO體積分?jǐn)?shù)均增加。較大的預(yù)熱空氣當(dāng)量比不利于煙煤摻混煤泥的清潔高效燃燒。

3)預(yù)熱空氣當(dāng)量比由0.36增至0.51,NOx排放量由172 mg/m3增至242 mg/m3,這主要由于較高的預(yù)熱空氣當(dāng)量比對(duì)應(yīng)預(yù)熱煤氣中較高的HCN濃度,HCN進(jìn)入CFB后容易發(fā)生向NO的轉(zhuǎn)化。