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中国是一个煤炭储量相对丰富的国家,煤约占一次能源消费总量的70%,在今后相当长的时间内仍将是能源消费的主体。我国煤炭主要用于直接燃烧,约占煤消耗总量的80%。煤在利用过程中会产生大量的二氧化硫、氮氧化物和灰尘等污染物,对环境造成严重污染。对现有燃烧器进行改造,开发有前景的燃烧器,是减少污染排放,提高燃烧效率切实可行的方法。循环流化床(CFB)燃烧技术因其燃料适应范围广、NOx和SO2排放低等优点,被认为是一种比较有前景的燃烧技术。为加快CFB在工业上的应用,本文对循环流化床燃煤进行了比较系统的实验研究。
本论文在30kW规模的循环流化床(CFB)上进行了三种煤的燃烧实验,考查了煤种,床温,过剩空气系数,分级燃烧,固体循环速率,粉煤和脱硫剂加入位置等对NOx和N20排放的影响。所采用的CFB燃煤系统由燃烧室和下行床构成,燃烧室主要用于粉煤燃烧,下行床主要用于固体物料循环和粉煤热解。
研究结果表明:强化空气分级可降低NO的生成量,但对N2O影响不大;增加过剩空气系数引起NO排放浓度增加,N2O排放浓度略有增加或保持不变;增加固体循环速率可显著降低NO生成量,但N2O排放略有增加。在其他工况相同的条件下,当粉煤加入位置自燃烧室下部改变到下行床上部时,可明显降低其中两种煤的NO排放,并可少量降低另一种煤N2O的排放;从下行床加入粉煤时,空气分级和低O2燃烧对NO排放的影响程度有所减弱。本研究选择其中一种煤进行脱硫实验,结果表明:随Ca/S摩尔比的升高,SO2排放显著降低,NO排放升高,而N2O则先上升后下降;且自下行床加入石灰石时,NO排放更低;加石灰石加入位置对N2O排放无明显影响。