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在我国以煤为主的能源结构的现状在未来相当长时期内难以改变。煤炭燃烧过程中产生大量的粉尘、SO2、NOx等大气污染物,不仅对生态环境造成破坏,还会对人类的健康造成威胁。循环流化床锅炉因具有燃料适应性广、燃烧效率高、炉内脱硫效率高、NOx排放浓度低、负荷调节范围大和调节速度快等突出优势,在我国得到广泛的应用。随着新版排放标准的实施,环保要求日益严格,循环流化床锅炉也同样面临着大气污染物排放值超标的问题。本文在0.5 MW的中试试验台和70 MW的工业锅炉上,开展炉内低氧燃烧加尾部补燃技术的研究,从燃烧的角度降低循环流化床锅炉原始NOx的排放浓度。中试试验表明,随着炉膛内过量空气系数、一次风、二次风、补燃风风量的增加和给煤量的降低,O2含量和NOx的排放浓度不断升高,CO的排放浓度和飞灰中可燃碳含量不断降低;原始NOx的排放浓度为335 mg/m3;仅采用炉内低氧燃烧时,NOx的排放浓度降低至71 mg/m3,但尾部烟道内CO的浓度和飞灰中可燃碳含量明显升高,燃烧效率大幅降低;通过采用炉内低氧燃烧加尾部补燃后,NOx排放浓度为78mg/m3,补燃风使得未燃尽组分在尾部烟道内发生再燃,尾部烟道内CO浓度和飞灰中可燃碳含量分别为179 ppm和5.53%,燃烧效率为98.60%;炉内低氧燃烧加尾部补燃技术在0.5MW的中试试验台取得成功后,推广至一台70MW实际工业锅炉上应用。试验表明:锅炉原始NOx和CO的排放浓度分别为393 mg/m3和0 ppm。采用炉内低氧燃烧时,NOx和PCO的排放浓度分别为111 mg/m3和551 ppm。采用炉内低氧燃烧加尾部补燃后,NOx和CO的排放浓度分别为115 mg/m3和4 ppm,NOx排放浓度降幅超过70%。在循环流化床锅炉飞灰及炉渣可燃碳含量分析过程中,飞灰及炉渣中的水分、消石灰、碳酸盐、硫酸盐及未燃组分的存在对可燃碳含量的分析产生影响。本文采用工业分析法、元素分析法和热重质谱联用加等效特征图谱法,对循环流化床锅炉的飞灰及炉渣中可燃碳含量进行分析。利用工业分析法和元素分析法无法完全排除水分、消石灰、碳酸盐和硫酸盐等物质的影响;利用热重质谱联用加等效特征图谱法可排除水分、消石灰、碳酸盐和硫酸盐等物质的影响,精确分析飞灰及炉渣中可燃碳含量。中试试验和工业锅炉现场试验研究表明,采用炉内低氧燃烧加尾部补燃技术,在保证锅炉燃烧效率的前提下,可大幅降低循环流化床锅炉原始NOx的排放浓度。采用热重质谱联用加等效特征图谱法可实现对锅炉飞灰及炉渣中可燃碳含量的精确分析。