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MILD-OCC燃燒火焰中NO_x生成及排放特征研究

發(fā)布時間:2020-08-08 14:02
【摘要】:基于煤炭在國內(nèi)外的能源結(jié)構(gòu)中占據(jù)著重要地位,它作為重要的化石燃料不斷開采,大量使用造成能源短缺。目前,能源短缺也已經(jīng)成為本國關(guān)心的問題,因為煤炭燃燒會產(chǎn)生大量污染物如CO_2、NOx等可見的嚴(yán)重影響在生態(tài)環(huán)境方面。因此為了達(dá)到化石燃料的潔凈燃燒、高效率利用以及低污染物排放的效果,專家們不斷尋求和開發(fā)新型燃燒技術(shù),儼然已經(jīng)成為火電燃燒的研究熱點;痣姀S排放標(biāo)準(zhǔn)除了SOx、CO_2污染物排放受到限制外,NOx如今經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)它作為另一重要影響因素制約著電力發(fā)展和環(huán)境污染。通過對文獻(xiàn)的學(xué)習(xí)及前期的大量調(diào)研發(fā)現(xiàn)有學(xué)者提出低氧稀釋氧煤燃燒(MILD-OCC)新型燃燒方式,研究表明此燃燒方式是一種與傳統(tǒng)燃燒方式不同的思路與設(shè)計,MILD-OCC燃燒裝置結(jié)合傳統(tǒng)方式,在傳統(tǒng)方式創(chuàng)新下的一種結(jié)合技術(shù),MILD-OCC燃燒技術(shù)具有高溫度均勻性、CO_2富集及低NOx減排潛力。本文通過自行設(shè)計新型Hencken型燃燒器燃燒煤粉,燃燒過程中采用的是甲烷作為助燃劑,空氣作為氧化劑的混合氛圍下燃燒煤粉產(chǎn)生煙氣。在不同空燃比的條件下獲取MILD-OCC火焰煙氣氣體溫度分布,進而確定最優(yōu)空燃比,實驗確定空燃比(單位質(zhì)量燃料燃燒所需要的空氣質(zhì)量)為30時觀察它的火焰擴散情況及溫度分布達(dá)到MILD-OCC燃燒狀態(tài)。在空燃比為30時通過劃分網(wǎng)格的采樣方式在徑向(距離火焰中心的橫向距離)離中心火焰距離5mm、15mm、25mm,軸向(距離火焰中心高度)距離中心火焰10mm、20mm、30mm、40mm、50mm下進行采樣,對于采樣檢測系統(tǒng)的選定是通過多種方法比較選出,確定采用《固定污染源排氣中氮氧化物的測定-紫外分光光度法》方法。前者對樣品煙氣進行吸收法采樣,而后采用分光光度計檢測NOx的濃度,揭示MILD-OCC燃燒技術(shù)中NOx生成機理及排放特性。實驗研究表明MILD-OCC燃燒方式下氮氧化物的生成與溫度至關(guān)重要,通過熱電偶進行溫度測量,發(fā)現(xiàn)整個爐膛溫度差值在50℃左右波動,符合MILD-OCC燃燒下溫度均勻的特性。根據(jù)濃度排放曲線研究發(fā)現(xiàn)MILD-OCC方式燃燒煤粉情況下NOx的排放濃度在50-165mg/m~3,而無煤粉燃燒的排放濃度在95-135 mg/m~3。比較其他低NOx燃燒方式來說此方法的排放濃度大幅降低。隨著采樣高度的不同,濃度隨著高度的增加呈現(xiàn)先增后降的趨勢,說明氮氧化物的燃燒揮發(fā)分析出需要一定的時間。已經(jīng)生成的氮氧化物還會與揮發(fā)分中其他有機物發(fā)生還原反應(yīng)降低了排放量。總結(jié)眾多學(xué)者對氮氧化物生成機理的研究結(jié)合本實驗研究數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)本文研究的MILD-OCC燃燒方式下氮氧化物的生成機理為熱力型。
【學(xué)位授予單位】:華北電力大學(xué)
【學(xué)位級別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2019
【分類號】:X773
【圖文】:

燃燒器設(shè)計


圖 2-1 燃燒器設(shè)計圖 圖 2-2 燃燒器實物圖搭建好燃燒器后開始對其進行調(diào)試,由上述文獻(xiàn)可知 MILD 燃燒火焰鋒面穩(wěn)定或無鋒面,且與工況當(dāng)量比有關(guān),所以通過對燃燒器的不斷調(diào)試,起初因為密封不嚴(yán)密導(dǎo)致火焰不穩(wěn)定,因為整流效果不好導(dǎo)致火焰分布不均勻,此時燃燒器出口的火焰形狀如圖 2-3 a)所示。各個小的擴散火焰是分離的,部分毛細(xì)不銹鋼管上方?jīng)]有火焰現(xiàn)象。而對于氮氧化物的研究非常重要的一個參數(shù)就是溫度,通過重新密封管道及與鍋爐的縫隙,不斷的完善內(nèi)部結(jié)構(gòu),最終得到的均勻的火焰形狀,如圖 2-3 b)所示。每根毛細(xì)不銹鋼管上方均有大小一致的火焰,因為有甲烷的通入會引起燃燒器上方形成似有似無的鋒面。

燃燒器,實物


圖 2-1 燃燒器設(shè)計圖 圖 2-2 燃燒器實物圖搭建好燃燒器后開始對其進行調(diào)試,由上述文獻(xiàn)可知 MILD 燃燒火焰鋒面穩(wěn)定或無鋒面,且與工況當(dāng)量比有關(guān),所以通過對燃燒器的不斷調(diào)試,起初因為密封不嚴(yán)密導(dǎo)致火焰不穩(wěn)定,因為整流效果不好導(dǎo)致火焰分布不均勻,此時燃燒器出口的火焰形狀如圖 2-3 a)所示。各個小的擴散火焰是分離的,部分毛細(xì)不銹鋼管上方?jīng)]有火焰現(xiàn)象。而對于氮氧化物的研究非常重要的一個參數(shù)就是溫度,通過重新密封管道及與鍋爐的縫隙,不斷的完善內(nèi)部結(jié)構(gòu),最終得到的均勻的火焰形狀,如圖 2-3 b)所示。每根毛細(xì)不銹鋼管上方均有大小一致的火焰,因為有甲烷的通入會引起燃燒器上方形成似有似無的鋒面。

MILD-OCC燃燒火焰中NO_x生成及排放特征研究


灰樣

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本文編號:2785662

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