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《浙江大学》 2003年
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超细粉再燃降低NOx排放的热态试验研究与数值模拟

徐璋  
【摘要】: 污染物NOx的排放日益严重地影响着环境、气候和人类的健康,成为一个迫切需要解决的问题。火电厂燃煤产生的NOx是排放的主要来源。为了解决电站锅炉排放的NOx对环境的污染问题,许多控制NOx的技术应运而生。其中燃料再燃是一种很有效的方法。本文针对燃料再燃的脱氮效果、煤粉燃烬等关键问题,提出了超细煤粉再燃降低NOx排放的技术,并对此进行了一系列探索性的研究。 本文首先对超细煤粉的物理、燃烧特性进行了试验研究,通过煤粉细度的测定、孔隙结构的分析以及热重分析等试验,得到了煤粉粒径变化后煤粉特性的变化趋势,为超细煤粉再燃降低NOx排放的试验研究奠定理论基础。 本文经过大量的调研和仔细的设计、完善,建成了具有空气分级、燃料再燃等多种用途的一维热态试验系统。该系统为半工业性试验台,所取得的数据对实际工程具有指导意义。试验炉内温度可控制,可以模拟煤粉炉内NOx的生成和还原过程,为超细粉再燃的研究提供了试验基础。 利用上述的一维热态试验系统,本文进行了试验炉NOx排放特性和煤粉燃烬性能的研究。通过大量的试验,得出了煤种、煤粉细度、炉膛温度和过量空气系数等因素对NOx排放和煤粉燃烬率的影响趋势;并在此基础上研究了超细粉再燃对脱氮效果和燃烬性能的作用,试验结果表明超细煤粉再燃对降低NOx排放和飞灰含碳量具有明显的效果。 本文通过建立数学模型,对超细煤粉再燃降低NOx排放进行了数值模拟,研究了各因素对再燃效果的影响以及再燃过程中NOx浓度的沿程变化,丰富了试验结果,完善了试验过程无法得到的整体分布,为超细粉降低NOx排放的研究开拓了思路。 本文通过对镇海电厂670t/h锅炉机组的研究分析以及现场试验,提出了实现超细粉再燃的初步方案,为超细煤粉再燃的工业应用打下了基础。 本文利用半工业型的试验台架,并结合数值模拟对超细粉再燃进行了系统的研究,得出的结论为工程实际应用提供了参考和指导。
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