【摘要】：生物質(zhì)的燃燒過(guò)程能夠?qū)崿F(xiàn)具有生態(tài)意義的碳的零排放,是理想的替代煤炭等化石燃料的選擇。在大型電站鍋爐上進(jìn)行生物質(zhì)與煤粉的混燃是目前的研究熱點(diǎn)之一。本文以一臺(tái)670MW煤粉鍋爐為研究對(duì)象,應(yīng)用數(shù)值模擬計(jì)算的方法,研究了生物質(zhì)及生物質(zhì)氣化氣作為混合燃料耦合煤粉燃燒過(guò)程,考察了生物質(zhì)燃料噴入位置、顆粒粒徑、氣體再燃等因素對(duì)于燃燒過(guò)程及氮氧化物的影響。本文首先采用數(shù)值模擬方法并結(jié)合鍋爐實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù),分析了鍋爐的原始工況下的燃燒過(guò)程,發(fā)現(xiàn)存在著氮氧化物排放偏高以及水冷壁高溫腐蝕等問(wèn)題。不改變其余噴口負(fù)荷的前提下,進(jìn)行摻燒比例為11%生物質(zhì)燃料的模擬計(jì)算,對(duì)生物質(zhì)噴入的位置和生物質(zhì)粒徑等參數(shù)變化的影響進(jìn)行了深入研究。研究結(jié)果表明,生物質(zhì)替換下層煤粉燃料后,爐膛下部整體溫度下降,而且有降低NOx排放的作用,不過(guò)會(huì)導(dǎo)致燃盡位置的后移,可能引起過(guò)熱器超溫等問(wèn)題。同時(shí)比較了生物質(zhì)燃料分別替換第一層一次風(fēng)噴口和第二層一次風(fēng)噴口的煤粉燃料的情形,由于參與燃燒的時(shí)間更早,釋放的揮發(fā)分等還原作用的成分會(huì)更早,因此第一層的工況降低NOx排放的效果會(huì)更好。接著研究生物質(zhì)粒徑的影響,考察了顆粒粒徑分別為0.5mm、1mm、2mm的情形,生物質(zhì)顆粒從2mm變化到1mm時(shí),粒徑變化的影響不大,但是從1mm變化到0.5mm后,氮氧化物排放有明顯下降。為了對(duì)比生物質(zhì)和生物質(zhì)氣化氣的區(qū)別,將同種生物質(zhì)氣化后送入爐膛。研究表明更換氣體燃料后,爐膛下部的整體溫度下降更明顯,NOx排放也有所降低。同樣的,在對(duì)比了生物質(zhì)氣替換下層不同噴口煤粉燃料的數(shù)據(jù)后,結(jié)論與生物質(zhì)的一樣。最后,利用生物質(zhì)氣進(jìn)行再燃的數(shù)值模擬研究。對(duì)比前面的模擬數(shù)據(jù),生物質(zhì)氣再燃降低NOx排放效果非常明顯,從原始的612 mg/Nm~3可以降低到402 mg/Nm~3,降幅約為34%,可以認(rèn)為生物質(zhì)氣再燃是降低NOx排放效果最好的方案。本文的研究方法與結(jié)論對(duì)于大型燃煤鍋爐生物質(zhì)與煤混燃的研究和應(yīng)用具有一定的現(xiàn)實(shí)參考意義。
【圖文】：

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文1 緒 論.1 課題研究背景與意義.1.1 中國(guó)能源結(jié)構(gòu)與煤炭利用為了應(yīng)對(duì)全球氣候變化，在不破壞生態(tài)環(huán)境的同時(shí)，又滿足人類可持續(xù)發(fā)展的，生物質(zhì)能等可再生能源的利用受到了越來(lái)越多的關(guān)注。如圖 1-1，是近年來(lái)全電量中不同燃料占比曲線變化圖，可以看到全球生物質(zhì)等可再生能源用于發(fā)電的逐步提高，煤電等呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。

圖 1-2 不同生物質(zhì)摻混比例下的污染物排放[29]數(shù)生物質(zhì)含水量較大，如果對(duì)生物質(zhì)進(jìn)行一定的處理，就能更好地利用ings 等[30]對(duì)松木分別采取了三種不同的處理方式后與煤在實(shí)驗(yàn)尺度下混始未處理，經(jīng)過(guò)烘焙處理以及熱解得到的生物質(zhì)焦。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，三方式的生物質(zhì)混燃的氣相污染和飛灰含碳量無(wú)較大差異，但是生物質(zhì)焦為 20%，也不會(huì)有明顯的積灰問(wèn)題，，而其他處理方式的最大比例為 10%左[31]在實(shí)驗(yàn)室尺度的電熱沉降爐中進(jìn)行生物質(zhì)混燃的實(shí)驗(yàn)，選用的生物質(zhì)稻殼。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明了煤無(wú)論是與未處理的生物質(zhì)還是經(jīng)過(guò)烘焙處理的低 SO2和 NOx 的排放，并且低于通過(guò)簡(jiǎn)單線性插值計(jì)算的單獨(dú)兩種燃但經(jīng)過(guò)烘焙處理后生物質(zhì)混燃的 SO2排放會(huì)更低，而 NOx 會(huì)略高。生理和烘焙處理的混燃時(shí)的表現(xiàn)存在差異的原因吸引學(xué)者們進(jìn)行更深入dhike 等[32]利用數(shù)值模擬軟件來(lái)研究，研究后發(fā)現(xiàn)未進(jìn)行烘焙處理的生物時(shí)間更早，因此火焰分布更分散，以及更多的 NO 生成。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM621.2

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