（工程热物理专业论文）420th锅炉SOFA低NOltxgt燃烧技术改造研究.pdf

摘要 随着我国工业化进程的推进，电力工业的发展，作为我国主要能源的煤炭的 消费量将逐年扩大，n o x 作为燃煤电站锅炉的排放烟气的主要污染物之一，对环 境造成严重的污染。控制好电站锅炉的燃烧与污染物排放对我国的可持续发展有 着重要的意义。 本论文以萧山电厂4 2 0 t h 四角切圆燃煤锅炉为研究对象，通过实验室研究、 现场热态试验和数值模拟，制定了锅炉的s o f a 低n o x 燃烧技术改造。 利用热天平试验台，研究了电厂燃煤的着火、燃烧特性，分析了煤种、升温 速率等因素对煤的燃烧特性的影响，结果显示，电厂燃用的煤种的着火点温度、 稳燃指数、燃尽指数有较大的差别。大混3 5 0 0 2 的着火温度最低，只有3 6 3 。c ， 着火温度最高的大混3 5 0 0 7 达到4 2 4 。c ，二者相差6 0 ；着火稳燃特性指数与着 火温度呈现出相同的规律，大混3 5 0 0 2 最大，达到3 2 1 ，大混3 5 0 0 7 最小，为 2 8 4 。燃尽性能方面，大混3 5 0 0 7 的燃尽性能最好，燃尽特性指数高达1 4 5 3 1 ， 准混和大混1 0 6 的燃尽性能相近，燃尽指数分别为1 2 0 3 1 和1 2 4 4 0 ，大混3 5 0 0 2 的燃尽性能最差，燃尽指数只有7 1 0 3 。 在沉降炉试验台上，对各煤种在不同的过量空气系数下n o x 排放特性和不同温度 下n o x 排放特性进行了系统的试验研究，并对其产生的原因进行分析，对于这4 种煤种，综合考虑n o x 的排放和焦炭的燃尽，一次燃烧区的过量空气系数应控制 在o 8 5 左右。无论是在氧化性气氛还是在还原性气氛下，当炉温超过1 3 0 0 。c ， n o x 生成量将大幅度的增加，因此主燃区温度最好控制在1 3 0 0 。c t ；z 下。 对锅炉的n o x 排放特性进行了热态试验研究。锅炉低负荷运行时，锅炉运行 氧量过高，造成n o x 排放浓度过高。双磨投运方式下，三次风量较大，起到部分 再燃作用，n o x 排放量相对其它磨煤机投运方式最小。运行氧量小于3 时，过 量空气系数增加，n o x 生成量迅速增加；运行氧量大于3 时，过量空气系数增 加，n o x 的增加趋缓。对于现有的燃烧器布置，给粉方式的变化对n o x 排放浓度 影响不大。在保证一次风刚性，不出现煤粉沉积的前提下，低一次风速下n o x 的 排放较低。对于现有的燃烧器，锅炉配风方式对n o x 排放的影响有限。 根据试验结果，结合锅炉实际制定了两套低n o x 改造方案，并通过数值模拟 对改造方案的燃烧和n o x 排放进行了预测。数值模拟结果显示，改造后锅炉燃烧 状况较好，炉膛温度场连续均匀，锅炉燃烧完全，n o 。排放量大大降低，并且方 案一的效果优于方案二。 关键词：n o x ；热天平；沉降炉；s o f a ；数值模拟 a b s t r a c t w i t ht h ea c c e l e r a t i o no fi n d u s t r i a l i z a t i o np r o c e s sa n dt h ed e v e l o p m e n to ft h e p o w e ri n d u s t r y , t h ec o n s u m p t i o no fc o a lw a si n c r e a s i n gy e a rb yy e a r t h ec o m b u s t i o n o ff u e l sg e n e r a t em o r ea n dm o r en o xe m i s s i o n ，w h i c hc a nl c a dt os e r i o u sa t m o s p h e r e p o l l u t i o n c o n t r o lo ft l l ec o m b u s t i o na n dp o l l u t i o no fp o w e rp l a n tw e r ei m p o r t a n tf o r t h es u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n to f0 1 1 1 c o u n t r y ac o r n e r - t a n g e n t i a l b o i l e ro f4 2 0 t hi nx i a o s h a nt h e r m a lp o w e rp l a n tw a s s t u d i e di nt h et h e s i sb ym e a n so fe x p e r i m e n t sa n df i e l dt e s t sa n dn u m e r i c a ls i m u l a t i o n ， t h e nt h el o wn o xc o m b u s t i o nt e c h n o l o g yr e f o r i ds h e m eb ys o f am e t h o dw a s d e s i g n e d t h r o u g ht h em e t h o do ft h et h e r m og r a v i m e t r i ca n a l y s i s s t u d i e dt h ef a c t o rt h a t i n f l u e n c i n gt 1 1 ec o a lc o m b u s t i o nc h a r a c t e r i s t i c i n c l u d i n gt h ei g n i t i o na n dc o m b u s t i o n c h a r a c t e r i s t i c a n a l y z e dt h ec o a lk i n da n de l e v a t i o no ft e m p e r a t u r es p e e d t h er e s u l t s r e v e a l e dt h a tt h ei g n i t i o nt e m p e r a t u r e 、s t e a d yc o m b u s t i o nn u m e r i ca n db u r n o u ti n d e x o fd i f f e r e n tc o a l t y p e s h a do b v i o u sd i f f e r e n c e t h e i g n i t i o n - t e m p e r a t u r e o f d a h u n 3 5 0 0 2w a s3 6 3 w h i c hw a st h el o w e s to n eo ft h ec o a l s a m p l e s ，t h e i g n i t i o n t e m p e r a t u r eo fd a h u n 3 5 0 0 7w a s4 2 4 w h i c hw a st h eh i g h e s to n eo ft h ec o a l s a m p l e s ，t h ed i s c r e p a n c yb e t w e e nt h e mw a sg r e a t e rt h a n6 0 c ；t h el a wo fs t e a d y c o m b u s t i o nn u m e r i cw a st h es a m ea st h el a wo fi g n i t i o n - t e m p e r a t u r e t h eb u r n o u t i n d e xo fd a h u n 3 5 0 0 7w a s1 4 5 31 ，w h i c hw a st h eh i g h e s to n eo ft h ec o a ls a m p l e s ，t h e b u r n o u ti n d e xo fd a h u nl0 6a n dz h u n h u nw a s12 0 3la n d12 4 4 0r e s p e c t i v e l y , t h e c o m b u s t i o ne 币c i e n c yo fd a h u n 3 5 0 0 2w a st h ep o o r e s t , t h eb u r n o u ti n d e xo fi tw a s o n l y7 1 0 3 t h ee x p e r i m e n t a li n v e s t i g a t i o no nt h ei n f l u e n c eo fd i f f e r e n te x c e s sa i rf a c t o ra n d t e m p e r a t u r eo nt h en o xe m i s s i o nc h a r a c t e r i s t i c so fd i f f e r e n tc o a lt y p e sw a sc a r r i e d o u to ns u b s i d i n gf u r n a c e ，a n dt h e i rc a u s e sa n a l y z e d b yc o m p r e h e n s i v ec o n s i d e r a t i o n o fn o xe m i s s i o na n dt h ec o k eb u r n o u t t h ee x c e s sa i rf a c t o ri nt h em a i nc o m b u s t i o n z o n ew a sc o n t r o l l e da t0 8 5 w h e nt h ef u m a c et e m p e r a t u r ew a so v e r1 3 0 0 t h en o x e m i s s i o nw a sg r e a t l yi n c r e a s e de i t h e ri nt h eo x i d i z i n ga t m o s p h e r eo ri nt h er e d u c i n g a t m o s p h e r e ，s ot h et e m p e r a t u r eo fm a i nc o m b u s t i o nz o n eh a db e s tc o n t r o l l e db e l o w 1 3 0 0 h o ts t a t et e s t so nt h en o xe m i s s i o no ft h eb o i l e rw a sc a r r i e do u t w k nt h eb o i l e r o p e r a t e d a tl o wl o a d ，t h eo x y g e nc o n c e n t r a t i o nw a so v e rh i g h ，t h e nc a u s i n gn o x e m i s s i o nt o oh i g h l y w h e nt w oc o a lm i l l so p e r a t e d ，t e r t i a r y a i rc o a lr e b u m i n g r e d u c e dn o xr e l e a s e w h e nt h eo x y g e nc o n c e n t r a t i o nw a sb e l o w3 ，n o xe m i s s i o n i n c r e a s e dg r e a t l ya st h eo x y g e nc o n c e n t r a t i o nr i s e d f 场e nt h eo x y g e nc o n c e n t r a t i o n w a sa b o v e3 , t h ei n c r e a s i n gr a t ew a se a s t i n gu p f o rt h ee x i s t i n gb u r n e r , p u l v e r i z e d c o a ld i s t r i b u t i o nh a dl i t t l ei n f l u e n c eo nn o x e m i s s i o n e n s u r i n gp r i m a r ya i rs t a b l e o n t h i sp r e m i s e ，l o wp r i m a r ya i rv e l o c i t yc a nl o w e rt h en o xe m i s s i o n f o rt h ee x i s t i n g b u r n e r ，o p t i m i z i n ga i rd i s t r i b u t i o no n l yh a dl i m i t e di n f l u e n c eo nn o xe m i s s i o n b a s e do nt h et e s tr e s u l t ，t w ol o wn o xa n dc o m b i n e dw i t h p r a c t i c a lb o i l e r o p e r a t i o n ，t w ol o wn o xr e f o r ms c h e m e sw a sd e s i g h e d ，t h e nap r e d i c t o no fr e f o r m s c h e m ec o m b u s t i o na n dn o xe m i s s i o nw a sm a d eb yn u m e r i c a ls i m u l a t i o n t h e s i m u l a t i o nr e s u l t ss h o w e dt h a tt h eb o i l e ro p e r a t e ds t a b l y ；t h et e m p e r a t u r ef i e l dw a s u n i f o r m i t y ；c o m p l e t ec o m b u s t i o nw a sr e a c h e d ，n o xe m i s s i o nr e d u c e dg r e a t l y , a n dt h e s c h e m eo n eh a db e t t e rr e c o n s t r u c t i o ne f f e c tt h a nt h es c h e m et w o k e y w o r d s ：n o x ，t h e r m a lb a l a n t e ，s u b s i d i n gf u r n a c e ，s o f a ，n u m e r i c a ls i m u l a t i o n 浙江大学研究生学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得逝姿盘堂或其他教育机构的学位或 证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文 中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名： 茬墙 签字日期：乃年二月俘日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解逝姿盘堂有权保留并向国家有关部门或机 构送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权逝鎏盘堂 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影 印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：踺趣 签字日期：力磁年6 月ig 日 导师签名： 签字日期：砌孑年6 月停日 致谢 时间转瞬即逝，在求是园里两年的求学生涯即将结束。回首这段美好的时光， 我感慨良多在此，我要对曾经给予我谆谆教导和无私帮助的人表示衷心的感谢。 首先要感谢的我的导师周志军副教授，在学术方面，周老师学识渊博，治学 严谨，为我的课题研究提供了良好的科研环境和莫大的指导，并在论文的进度和 质量上提出了严格的要求。在生活上，周老师是位随和幽默、坦诚直率的好朋友， 使我们之间的沟通轻松而愉快。感谢周老师给我众多的工程实践机会，这将是我 走上工作岗位后一笔宝贵的财富。衷心祝愿周老师在今后的工作和生活中一切顺 利如意! 衷心感谢水煤浆组的岑可法院士、周俊虎教授，刘建忠教授、赵翔教授、黄 镇字教授、程军副教授、王智化副教授、杨卫娟讲师和葛林甫高级工程师不吝给 予我的启迪和指导，感谢熊师傅、岑师傅、李师傅在我实验期间给与的热情积极 的帮助，同时感谢浙大热能所其它老师的关心和支持，让我在这个蓬勃朝气的团 队里进取和成长。 本文的完成要特别感谢刘茂省博士在课题进行过程中给予的指导和无私帮 助；感谢同门邵杰硕士，李信宝师弟，俞聪师弟，周丛丛师妹在实验过程中给予 的无私帮助感谢师东波博士在f l u e n t 学习方面给我耐心的指导。 感谢同寝室的潘华引硕士和郑威硕士，大家两年凝结的兄弟情谊让我永生难 忘。感谢同组的康振兴硕士，李晓明硕士，陈训刚硕士，王静硕士，张薇硕士， 李晓鹏硕士，禹立坚硕士，余学海硕士，陈镇超博士，陈瑶姬博士，杨丽博士， 宋文路博士，苏会波博士，吕明博士，张光学博士，谢斌飞博士，张彦威博士， 赵琛杰博士等，无论在科研上还是生活上，他们都给了我很多的帮助，教会了我 很多东西，让我受益颇多感谢热能0 6 硕士班的全体同学，和你们在一起使我 的生活丰富多彩，充满欢声笑语 还要感谢毕业的刘彩芳师姐，叶玲师姐，彭娜师姐，李冬青师姐，苟湘博士， 匡建平博士，在我遇到困难的时候，你们给了我无私的帮助。 最后，我要尤其感谢我的父母和家人，在我成长的路上一直给我无私的付出 和理解，我唯有今后加倍努力工作才能报答你们的养育之思。感谢我的女朋友张 林硕士在生活和学习给予的关爱，支持和鼓励，让我们携手一生，共创美好的生 活。 陆智 2 0 0 8 年5 月于浙大求是园 浙江大学硕士学位论文 第一章绪论 1 绪论 1 1 引言 随着改革开放以来现代化进程的推进，我国的经济总量和能源消费都出现了 较大幅度的增长。我国的能源消费量从1 9 7 8 年的5 7 1 4 4 万吨标准煤，增长到2 0 0 5 年的2 2 2 0 0 0 万吨标准煤。与此同时，随之而来的环境污染也日益严重。其中煤 燃烧对我国生态造成严重破坏，所释放的s 0 2 、c 0 2 、n o x 和粉尘分别占到其总排 放量的9 0 、8 5 、7 0 和6 1 1 1 1 燃煤产生的环境污染严重阻碍我国建设“资 源节约型，环境友好型社会 目标的实现。随着人们环保意识的逐渐加深，除了 原来关注的一般性污染物，如烟尘，s o s ，也更加注意能危及人类身体健康，对 臭氧层的破坏以及造成温室效应的污染气体，其中氮氧化物的危害就越来越受到 人们的重视。 1 1 1 我国的能源结构 我国是煤炭资源比较丰富的国家，从能源消费结构来看，煤炭在我国能源消 费总量中占主导地位。建国初期，中国煤炭消费量占一次能源消费总量的9 0 以上，随着中国石油天然气工业和水电事业的发展，煤炭消费比例有所下降。与 2 0 0 4 年相比，2 0 0 5 年全国能源消费总量2 2 2 亿吨，比上年增长9 5 ；其中，煤 炭消费量2 1 4 亿吨，增长1 0 6 ；原油3 0 亿吨，增长2 1 ；天然气5 0 0 亿立 方米，增长2 0 6 ；水电4 0 1 0 亿千瓦小时，增长1 3 4 ；核电5 2 3 亿千瓦小时， 增长3 7 。从整体上看，中国的能源消费基本形成以煤为基础多元发展的能源 消费结构。由于资源禀赋条件，煤炭依然在中国能源消费存量中占据绝对主导地 位，1 9 5 3 - - 2 0 0 5 年，中国煤炭资源消费在总能源消费中的平均比重为7 8 3 ， 1 9 7 9 2 0 0 5 年，煤炭资源消费在总能源消费中的平均比重为7 2 4 。在各种能源 消费量的相对变化上，煤炭资源消费的绝对消费量不断上升，但其所占总能源消 费量的比重呈现出缓慢下降趋势，2 0 0 5 年煤炭消费占比为6 6 4 。石油消费比重 总体上表现为上升的趋势，1 9 5 3 w 1 9 7 8 年期间石油消费的平均占比为1 1 舷。 1 9 8 0 年到2 0 0 5 年，中国石油消费所占比重平均为1 9 6 ，2 0 0 0 年最高达到2 4 6 浙江大学硕士学位论文第一章绪论 1 9 5 7 年、1 9 7 8 年中国天然气消费比重分别为o 1 和3 2 ，此后的年份其比重 一直保持在2 3 之间。核电消费从无到有，目前占全部能源消费的1 。中 国对地热、太阳能、风能等能源消费在整个能源消费结构中微乎其微。我国的能 源消费状况和能源消费结构特征将使能源发展战略面临两难选择，如果我国继续 以煤炭为主要能源资源，将会带来能源利用效率低下和严重的环境污染等问题 如果转而更多地消费石油、天然气，国内供给严重不足，若单纯依赖进口石油、 天然气以弥补国内消费缺口，将会使我国能源进口的依存度不断提高，石油安全 问题会日益严重。煤炭在一次能源中的主导地位，决定了电力生产中以煤电为主 的格局，并且在今后相当长的时间内这样的能源格局不会有太大的变化。 1 1 2n o ，污染危害与现状 n o x 是大气环境的主要污染物之一，大气中的氮氧化物包括n o 、n 0 2 、n 2 0 5 、 n 2 0 3 、n 0 3 、h n 0 3 、h n 0 2 、h n 0 4 、p a n ( 过氧酰基硝酸盐) 、h c n 、水滴中的 n 0 3 、n o 扣、n h 4 + 以及颗粒中的有机氮化物，其中浓度最高，在大气化学中最 重要的是n 0 2 和n o ，常被合称为n o x 【2 1 。n o x 主要来源于化石燃料燃烧和硝酸、 电镀业排放的废气以及汽车排放的尾气。 ( 1 ) n o x 对人体的危害 n 0 2 是一种毒性很强的腐蚀剂，当空气中的n 0 2 被吸入肺内，就会在肺泡内 形成亚硝酸和硝酸，由于这两种酸有较强的刺激作用，就会增加肺毛细血管的通 透性，导致胸闷、咳嗽、气喘甚至肺气肿等疾病。 ( 2 ) n o x 是形成酸雨、酸雾的主要污染物 酸雨是大气污染物( 如硫化物和氮化物) 与空气、水和氧之间化学反应的产 物。如图1 所示【3 1 ，目前我国酸雨正呈急剧蔓延之势，危害面积已占全国面积的 2 9 左右，其发展速度十分惊人，并继续呈逐年加重的趋势，是继欧洲、北美之 后世界第三大重酸雨区。 2 淅江大学硕士学位论文 第一章绪论 图1 12 0 0 7 年全国酸雨强度等级分布图 ( 3 ) n o x 与碳氢化合物可形成光化学烟雾 大气中n o x 浓度的微小增加就可能导致产生光化学烟雾【4 1 。光化学烟雾的害 处极大，能造成农作物的减产，对人的影响主要是对眼睛和呼吸道产生强烈的刺 激，并会产生头痛、呼吸道疾病，严重的会造成死亡。 我国对n o x 的控制主要针对电站、锅炉等燃煤装置，据对我国大型电站、锅 炉( 5 0 3 0 0 m w ) 的调查，n o x 的排放量均比国外大得多，计算表明我国发电量 每增加1 0 0 亿k w h ，n o 。排放量就增加3 9 8 8 万t 。据资料显示我国的n o x 污染 范围相当大，北京、天津、南京、上海、广州等城市是污染严重的区域【5 1 。自1 9 9 2 年起广州市n o x 的污染负荷开始超过s 0 2 ，我国治理n o x 污染已刻不容缓。 1 1 3 本文工作背景 目前，世界各国主要是应用低n o 。燃烧技术对锅炉燃烧器进行改造，在完成 燃料完全、可靠燃烧的同时，把n o 。排放值降至最低。相对与其它控制手段，低 n o 。燃烧技术的投资和运行费用低。在对n o x 排放要求非常严格的国家( 如德国 和日本) ，均是采用低n o x 燃烧器减少一般以上的n o x 后再进行烟气脱氮【6 】，以降 低脱氮装置入口的n o x 浓度，减少投资和运行费用我国自火电厂大气污染物 排放标准( g b l 3 2 2 3 1 9 9 6 ) 1 7 】颁布后，1 9 9 7 年7 月1 日以后建设的1 0 0 0 t h 及 以上锅炉，已全部安装了低氮燃烧器。如表l 所示，随着新标准【8 】( g b l 3 2 2 3 浙江大学硕士学位论文 第一章绪论 2 0 0 3 ) 的实施，n o x 的排放要求更加严格，新建燃煤锅炉不分大小，在燃煤挥发 分大于2 0 时，n o x 的排放值均须降低到4 5 0 m g m 3 。这就要求火力发电部门采 用更先进的低n o x 燃烧器和更优化的燃烧方式。 表i火力发电锅炉及燃气轮机组氮氧化物最高允许排放浓度单位：m g m 3 时段第1 时段 第2 时段 第3 时段 实施时间2 0 0 5 年1 月1 日2 0 0 5 年1 月1 日2 0 0 4 年1 月1 日 v d a f 1 0 1 5 0 01 3 0 01 1 0 0 燃煤锅炉1 0 蓼逝 。 o 、 二 c ( n ) ( 2 1 2 ) h c n 的生成 c ( n ) + h - c ( h , n ) - h c n ( 2 - 13 ) n h 3 的生成 h c n + h 2 0 一 n h 3 + c o ( 2 14 ) 式c n 5 是吡咯氮；n 6 是吡啶氮；n q 是季氮；n x 是氧化物氮；c ( n ) 是氮 在碳表面形成的表面复合物；c ( h ，n ) 是氢和氮在碳表面形成的表面复合物。 前人研究表明【1 5 】，在低于4 0 0 ( 2 就可以检测到h c n 的生成，说明h c n 在煤燃 烧的脱挥发分阶段就能生成。随着燃烧的进行h c n 的释放也进一步加剧，表面 h c n 也会在原位焦的燃烧过程中生成，且h c n 主要是由于原位焦的氧化生成的。 n h 3 的生成仅与脱挥发分过程有关h c n 释放起始温度比n h 3 低，而且n h 3 释放 的量比h c n 少。w a r g a d a l a m 1 6 】等的研究表明h c n 在超过6 5 0 * ( 2 被氧化成n o ，而 n h 3 在超过7 0 0 。c 的条件下才能被氧化。在h c n n o c o 0 2 体系中，n o 的还原从 7 0 0 。c 开始，在n h 3 n o c o 0 2 体系中n o 的还原7 5 0 才开始。 影响挥发分中氮存在形态的因素很多，主要有煤阶、温度、压力、加热速率 和催化剂等n h 3 和h c n 的产量随煤阶变化而变化，低阶煤释放的n h 3 高于或等 于高阶煤释放的n h 3 ，而煤阶对h c n 的影响刚好相反。温度对h c n 和n h 3 影响很复 杂，一般认为高温下h c n 是主要产物。当温度大于1 0 0 0 k 时，h c n 是主要的气相含 氮化合物，且不依赖于煤种。基于下面的关系式： 2 h c n + 6 h 2 2 n h 3 + 2 c i - h ( 2 15 ) 所以加大压力n h 3 的生成量增大。h c n 和n h 3 的相对分布还依赖于加热速率， 通常认为n h 3 是慢速加热的产物，h c n 是快速加热的产物。在固定床中热解产生 较多的n h 3 ，而在喷流床中产生较多的h c n 就验证了这一点催化剂对热解产物 也有较大的影响，其中铁是最常用的一种，其来源有2 个：灰分中含有的和通过特殊 方法负载到煤上的。铁催化剂能改变氮在热解产物中的分配，抑制n h 3 和h c n 的 l o 浙江大学硕士学位论文第二章煤粉燃烧过程中n o x 生成与控制技术概述 生成。 2 3 3 氮在焦中的存在形态 氮在焦中以吡咯、吡啶和季氮等形式存在。实际上，温度对氮在焦中的存在 形态影响很大：季氮的完全降解温度是1 2 1 8 k ；吡啶型氮的降解随温度升高而增 加，在1 4 8 8 k 时降解比例为5 0 8 0 ；吡咯氮根据煤种不同其降解量不同一 般含氮量增加降解量下降。即高阶煤的降解量低。随着热解条件的苛刻，吡咯氮 开始向吡啶氮转化，在很高的温度下或很长的停留时间下，所有的吡咯氨都将转 化为吡啶氮l l 。 一般认为，焦氮被氧化成n o ，然后再被还原为n 2 的反应大致分三步【1 4 1 ：( 1 ) 焦炭表面上的c 活化单位吸附的n c ( n ) 被0 2 氧化成n o ；( 2 ) n o 被焦炭吸附分解 成为吸附在焦表面n ( c ( n ) ) 和表面o ( c ( o ) ) ；( 3 ) 焦表面的n ( c ( n ) ) 与n o 反应生成n 2 ，同时氧被吸附在c 表面。9 0 0 1 2 0 0 k 时，此步是主要的n 2 生成反应【5 】， 而此时两个c ( n ) 的再结合生成n 2 的反应不重要。 c ( n 卜0 2 专n o + c ( o ) ( 2 1 6 ) 2 c f + n o 专c ( n 卜c ( o ) c ( n 卜n ojn 2 + c ( o ) c ( n 卜c 7 ( n ) - - - n 2 + 2 c f 2 4 煤焦燃烧过程中n o 。生成量的影响因素 2 4 1 煤焦特性的影响 ( 2 1 7 ) ( 2 1 8 ) ( 2 1 9 ) 煤焦生成n o 的本质反应特性基本相同，但具有相似c n 比的煤焦n o 。转化率 差别较大，这主要是因为影响成分扩散的孔结构不同l l 引当同种煤不同燃尽程 度的煤焦在相n n o x 浓度气流中燃烧时，燃尽率更高的煤焦( c h a r - n 含量较低) 还原更多的n o x ，因而其n o 、的转化率低。随着颗粒粒径增大，焦炭n 向n o 的转 化率增大，原因是颗粒表面的反应更受扩散控制。极少0 2 能够穿透颗粒表面，也 就在颗粒内极少生成n o 。n o 主要在孔口附近形成，形成的n o 容易在被煤焦还 原前扩散出去。 但也有文献得出相反的结论【1 4 1 ：增大颗粒粒径和压力时，使得n o 在孔中的 停留时间变长，因此n o 的还原量增大。由于燃烧后期煤焦颗粒变小和变得多孔， 浙江大学硕士学位论文第二章煤粉燃烧过程中n o x 生成与控制技术概述 大量的n o 没有被还原而直接从煤炭中逃逸出来，所以燃尽后期n o 将大量生成 2 4 2 温度的影响 大多数关于焦炭还原n o 的报道都认为此反应为一级反应。低温下( 准混 大混1 0 6 大混3 5 0 0 7 。可燃性指数方面，大混1 0 6 、大混3 5 0 0 2 和 大混3 5 0 0 7 相差不大，准混明显高于其它三个煤样，说明准混煤着火后迅速燃烧 反应，准混煤的最大燃烧反应速率也明显高于其它煤样大混3 5 0 0 7 的燃尽特性 指数最大，燃尽性能最好，准混和大混1 0 6 的燃尽性能接近，大混3 5 0 0 2 的燃尽 性能最差，燃尽时间最长 从以煤质分析为基准的稳燃判别指数和傅武通用指数来看，四种煤样的稳燃 性能都很好，均属于易着火稳燃的煤种。 3 2 浙江大学硕士学位论文第三章煤种的燃烧特性热重试验研究 3 5 本章小结 本章先介绍了热重方法和热天平试验系统，给出基于t g d t g 的综合燃烧 特征指数和基于煤质分析的燃烧特性参数作为煤种燃烧特性的判据，然后用 t g d t g 特征曲线法确定煤种的燃烧指数，分析了升温速率对燃烧特性的影响， 并以2 0 。c m i n 升温速率时的工况为代表，对各煤种之间的燃烧特性进行对比， 得出以下结论- ( 1 ) 升温速率对各煤种燃烧性能的影响趋势一致，各煤种都呈现出相类似 的变化规律：可燃性能下降；燃烧稳定性能降低；燃尽性能提高。 ( 2 ) 着火稳燃特性指数大混3 5 0 0 2 最大，达到3 2 1 ，大混3 5 0 0 7 最小，为 2 8 4 。四种煤样的着火稳燃性能从强到弱依次为：大混3 5 0 0 2 准混 大混1 0 6 大混3 5 0 0 7 。 ( 3 ) 准混、大混3 5 0 0 2 和大混3 5 0 0 7 的稳燃判别指数分为3 0 9 、3 1 5 和3 2 2 ， 均属于易稳燃的煤种，大混1 0 6 的稳燃判别指数为3 3 9 ，稳燃性能更好，属于极 易稳燃煤种。 ( 4 ) 燃尽性能方面，大混3