收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

水泥分解炉内NO生成和还原机理的实验及模拟研究

吕刚  
【摘要】:随着水泥工业的快速发展及其产量的日益提高,水泥生产已是我国NOx排放的重要来源之一,仅次于火力发电和汽车尾气之后居第三位。水泥预分解窑技术(干法水泥星产技术)是当今世界水泥工业的主流生产工艺,分解炉是干法水泥生产工艺中降低NOx排放的有效设备。国内外研究者注重降低水泥预分解窑NOx排放的实际效果,而对炉内NOx生成和还原的机制研究较少。所以,开展水泥分解炉这一特殊工况条件下NO转化机制研究对水泥工业的NOx减排具有重要的意义。 本论文总结和分析了水泥分解炉内NO生成与还原反应机理的国内外研究现状。采用理论分析、模拟实验和计算机模拟相结合的方法对分解炉内NO生成和还原反应规律,以及全尺度分解炉内NO的分布特征进行了系统的研究。本论文主要从以下几个方面开展研究工作: 利用模拟分解炉悬浮及喷腾条件的高温气固悬浮实验系统,对分解炉内不同类型的水泥生料、生料的各种配料及高CO2浓度对煤粉和煤焦燃烧过程中NO生成反应的影响规律进行了实验研究。结果表明,水泥生料及其配料对煤粉和煤焦燃烧NO的生成反应均具有一定的催化作用,不同类型的生料对煤燃烧NO生成反应的催化作用差异不大,生料配料中石灰石对NO生成反应的催化作用最强。气氛中CO2浓度升高,煤粉和煤焦燃烧过程中NO的生成反应速率降低,NO排放总量减少。升高温度对煤粉和煤焦燃烧NO的生成有一定的促进作用;气氛中C02浓度升高,添加生料及升高温度对煤粉和煤焦燃烧NO生成的促进作用减弱。 分析了水泥分解炉内煤粉和煤焦对窑尾烟气中NO的还原作用机制,得到了不同温度条件下水泥生料及CO2浓度对煤粉和煤焦还原NO的影响规律;探讨了煤焦及生料对CO还原NO反应的影响作用。研究表明,煤粉和煤焦对NO的还原作用差异较大;挥发分与NO的反应速率更快,焦炭与NO反应的速率较慢,但与NO反应的时间相对较长;生料对挥发分和焦炭还原NO的反应均有一定的催化作用,且生料对挥发分含量高的煤粉还原反应的催化作用更强;温度升高,生料对NO还原反应的催化作用也逐渐增强。气氛中C02浓度升高,煤粉和煤焦对NO的还原能力均增强,而生料对NO还原反应的催化作用减弱。煤焦和生料对CO还原NO的反应均有一定的催化作用,但CO2浓度升高时,生料对CO还原NO反应的促进作用降低。 在模拟分解炉的悬浮实验系统上,研究了分解炉内煤粉及煤焦在氧气存在的条件下对窑尾烟气中NO还原的动态变化特性,得到了挥发分和焦炭在燃烧过程中NO生成和还原的动态转化规律。研究表明:在氧气存在条件下,煤粉还原NO的转化过程分为均相还原和异相氧化两个阶段。添加水泥生料、变化温度及O2浓度,煤焦及煤粉与NO反应的动态转化过程均会发生一定的变化。分解炉内NO生成及还原的动态转化机制实验研究,揭示了分解炉内窑尾烟气中NO被大量还原的本质。 在煤焦燃烧及水泥生料分解耦合作用研究的基础上,对分解炉条件下煤焦燃烧过程中NO生成反应的动力学模型进行了理论分析及实验研究,得到了适用于水泥工业常用的几种煤样的煤焦燃烧过程中NO生成反应动力学模型与参数,并将各模型和参数应用于分解炉NO排放模拟的计算机辅助试验平台。在此基础上,从动力学的角度探讨了分解炉内煤焦燃烧过程中NO生成及实际排放之间的关系。 分析了分解炉内NO生成及还原的主要途径及数值模拟的数学模型,在原有分解炉热态模拟计算机辅助试验平台基础上,建立了分解炉NO排放数值模拟计算机辅助试验平台,在此基础上模拟分析了某5000吨/天生产能力的全尺寸三喷腾分解炉的NO分布规律。研究结果表明,在三喷腾分解炉三次风入口上部区域的NO浓度最高,温度对炉内NO排放的影响较大;分三次风可以降低炉内的燃烧温度及主燃区的O2浓度,从而有效的减少预分解窑系统的NO排放。多工况模拟结果与现场测量的数据偏差较小,验证了所建立的试验平台的适用性,为开发低NO分解炉提供了一套完备的试验平台。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 郭献军,杨刚宾,张明海,蔡序珩,何占烈,孟广林,代胜森,周永庆;工业废渣制备水泥生料易烧性的XRD研究[J];洛阳工业高等专科学校学报;2000年03期
2 郭云梅;水泥生料中CaF_2含量的测定方法[J];水泥技术;2000年06期
3 廖其光;水泥生料中碳酸钙滴定分析的改进[J];化学世界;1960年02期
4 秦祥;水泥生料配合比的快速计算[J];建材发展导向;1982年04期
5 周伯劲;郑燊;张雪生;;水泥生料分析熔样方法的改进[J];水泥;1983年11期
6 陈大年;;用掺水烃类燃料煅烧水泥生料[J];砖瓦世界;1987年23期
7 陈大年;;水泥生料的预热设备[J];砖瓦世界;1988年08期
8 邹新宇,张长庚;水泥生料成份控制及分布式微型机控制系统[J];南方冶金学院学报;1989年04期
9 崔源声;;水泥生料六组分自动检测与自动配料“闭环系统”通过鉴定[J];砖瓦世界;1989年24期
10 朱教群,徐贤进,周明凯;CaCl_2作为白水泥生料添加剂的初步研究[J];水泥;1995年06期
11 邵春山,高尽忠,娄志民;水泥生料测铁方法比较[J];水泥;1995年12期
12 钟立普;浅析水泥生料易烧性[J];山东建材;1999年03期
13 陆继东,王世杰,刘瑞芝,狄东仁,胡芝娟,倪祥平,黄来;水泥生料的分解模拟实验[J];硅酸盐学报;2004年10期
14 范英杰;;我厂5000t/d生产线生料配料的改进[J];四川建材;2006年03期
15 纪斌;沈晓冬;马素花;黄叶平;吕国惠;;锌渣对水泥生料煅烧的影响[J];硅酸盐通报;2008年04期
16 程蓓蓓,胡纫兰,江辅华;水泥生料成分配料自动控制一机多磨系统[J];四川水泥;1996年02期
17 贺平;边莉;贾福全;谷德山;;用2.5 MeV中子进行水泥生料元素含量研究[J];核电子学与探测技术;2010年07期
18 ;其他[J];硅酸盐学报;1958年03期
19 程新;;烧成温度下集聚状态水泥生料收缩性能的研究[J];济南大学学报(自然科学版);1988年02期
20 瞿吉满;无汞法测定水泥生料中的氧化铁[J];水泥;1994年08期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 谢峻林;梅书霞;;不同结构分解炉内气相流场的数值模拟[A];2009中国水泥技术年会暨第十一届全国水泥技术交流大会论文集[C];2009年
2 王亚丽;崔素萍;迟碧川;南静;王云;;不同反应条件对水泥生料碳酸盐分解的影响研究[A];中国硅酸盐学会水泥分会第三届学术年会暨第十二届全国水泥和混凝土化学及应用技术会议论文摘要集[C];2011年
3 曹雪朋;陈晓辉;李刚;张宏宇;谷德山;刘林茂;;用D-D中子发生器进行水泥生料中元素含量的研究[A];中国核科学技术进展报告——中国核学会2009年学术年会论文集(第一卷·第9册)[C];2009年
4 李江;白友兆;;用X射线荧光能谱仪分析硅酸盐水泥生料样品[A];中国地质科学院南京地质矿产研究所文集(40)[C];1989年
5 程道文;谷德山;伊杰;贾福全;乔双;李文生;严长春;孙丙谦;刘林茂;;利用中子感生瞬发γ射线分析水泥生料中的元素[A];第七届全国中子计学术会议论文摘要集[C];2004年
6 昌玮;李畋岷;;水泥生料磨Fuzzy控制设计初析[A];中国系统工程学会模糊数学与模糊系统委员会第五届年会论文选集[C];1990年
7 ;编者的话[A];水泥生料质量控制应用技术研讨会交流会论文集[C];2006年
8 贾福全;刘林茂;谷德山;陆景彬;程道文;李项龙;;基于NIPGA方法快速分析水泥生料的研究[A];第十四届全国核物理大会暨第十届会员代表大会论文集[C];2010年
9 俞为民;刘春华;彭学平;;水泥工厂节能技术和设计方案[A];首届中国水泥企业总工程师论坛暨水泥总工联谊会成立大会文集[C];2008年
10 薛玉业;郭耘;卢冠忠;郭杨龙;;活性炭表面含氧基团对NO还原的促进作用[A];第十三届全国催化学术会议论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 吕刚;水泥分解炉内NO生成和还原机理的实验及模拟研究[D];华中科技大学;2011年
2 陶从喜;环保型水泥预分解系统优化及工程应用[D];天津大学;2011年
3 刘志;金属—炭材料的合成、表征和催化应用研究[D];中国科学院研究生院(大连化学物理研究所);2007年
4 刘连军;铈锆固溶体负载氧化铜纳米催化剂催化还原NO的基础研究[D];南京大学;2010年
5 么志伟;过渡金属氮化物的合成及其在NO解离和还原反应中的催化性能研究[D];大连理工大学;2009年
6 李相国;预分解系统内流动、燃烧与分解的研究及数值模拟[D];武汉理工大学;2006年
7 侯贵华;高C_3S水泥熟料形成化学与掺杂C_3S结构研究[D];南京工业大学;2006年
8 王世杰;水泥预分解窑系统内生料分解、煤粉燃烧与NO_X控制研究[D];华中科技大学;2006年
9 高正阳;煤粉再燃还原NO_x的实验研究与机理分析[D];华北电力大学(河北);2003年
10 刘彦;O_2/CO_2煤粉燃烧脱硫及NO生成特性实验和理论研究[D];浙江大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李莉;水泥分解炉内氮氧化物释放特性及生成机理研究[D];华南理工大学;2010年
2 施寿芬;外循环式高固气比分解炉内流场的数值模拟[D];西安建筑科技大学;2011年
3 张三梅;DD分解炉分级燃烧减排NOx的数值模拟及优化研究[D];武汉理工大学;2012年
4 邓立广;水泥分解炉温度模糊控制算法研究及系统初步设计[D];燕山大学;2010年
5 赵改菊;水泥生料的固硫行为及硫铝酸盐的形成机理研究[D];武汉理工大学;2004年
6 董乃飞;新型干法水泥分解炉的模糊控制研究[D];昆明理工大学;2009年
7 段国平;计算机模拟仿真技术在水泥分解炉中的应用研究[D];昆明理工大学;2006年
8 赵俊;水泥分解炉中煤焦悬浮态燃烧的动力学特性研究[D];苏州大学;2010年
9 叶放;高硫燃料对新型干法水泥预分解系统影响及处理技术研究[D];武汉理工大学;2012年
10 周志华;悬浮预热器窑生产铝酸盐水泥熟料可行性试验研究[D];武汉理工大学;2012年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 武汉工业大学教授 林宗寿;水泥生料控制方法需改进[N];中国建材报;2000年
2 林宗寿;如何生产适应固化土壤用的缓凝水泥[N];中国建材报;2008年
3 本报记者 于济洋 特约记者 郭强;心系我国水泥事业的实干家[N];中国建材报;2006年
4 许岩;“开门红”,谱写加快发展新篇章[N];焦作日报;2007年
5 高素英;灾后重建 水泥需求量将超亿吨[N];消费日报;2008年
6 钱强;攀钢废钢渣用于转炉压渣取得实效[N];中国冶金报;2007年
7 徐中华通讯员 张绍贤 徐爱兵 张一鸣;2条新线上马 30条旧线下岗[N];烟台日报;2008年
8 记者张红;新疆东湖水泥厂两项发明获国家专利[N];中国建材报;2009年
9 陶春祥;一氧化氮的临床研究[N];中国医药报;2003年
10 记者 缪琴;武侯区科技大会昨举行[N];成都日报;2008年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978