论文部分内容阅读
循环流化床锅炉具有燃料适应性广、燃烧效率高和NOX排放低等优点,在国内外发电厂中得到广泛使用。目前,低阶煤占我国煤炭资源总储量的55%,缓解无烟煤和烟煤燃烧的压力。为实现半焦高效洁净燃烧,需要搞清楚半焦在循环流化床燃烧过程中NOX的影响因素及释放特性,对半焦的有效利用和环境保护有重大意义。根据相关研究,稀土氧化物能抑制NOX排放,而白云鄂博稀土尾矿中包含有稀土和铁的多种有用矿物质,为了充分利用尾矿资源,本文研究稀土尾矿对半焦燃烧特性及NOX排放的影响,进一步提高循环流化床锅炉炉内的脱硝率。 首先,开展循环流化床锅炉半焦原位脱硝的实验。针对循环流化床锅炉密相区半焦燃烧为研究对象,本文搭建了基于固定床内半焦恒温燃烧释放NOX的实验平台,开展了不同温度、不同粒径对半焦燃烧时NOX排放特性的影响。结果表明:随温度升高和粒径变细,半焦燃烧释放NOX降低。温度升高,促进了半焦燃烧产物比表面积和孔容增大,有利于对NOX吸附,同时燃烧产物中含有具有催化活性的Ca和Fe,在焦碳表面的活性位点上对NOX进行还原,实现了半焦原位催化脱硝。950℃时半焦峰值浓度和燃料型 N向 NOX转化率分别降低了241.65mg/m3和8.67%,250~280目时半焦峰值浓度和燃料型 N向 NOX转化率分别降低了160.19mg/m3和10.46%。 其次,采用热重法研究稀土尾矿对半焦燃烧特性及动力学参数的研究。结果表明:添加稀土尾矿可改善半焦燃烧特性,降低活化能和提高指前因子。添加稀土尾矿后,燃烧产物表面不仅多孔疏松,而且凹凸不平,有利于气体地传输,使反应容易进行,同时燃烧产物中出现具有良好催化特性的Ca、Fe、La和Ce,降低活化能,加快燃烧反应速率,对半焦燃烧起到了助燃催化效果。添加量为5%时,稀土尾矿对半焦的催化效果最佳,半焦着火温度和燃尽温度降低,缩短燃烧时间,增加最大失重速率,提高可燃性指数、着火稳燃特性指数和综合燃烧特性参数。 根据以上实验结果,采用立管炉研究了稀土尾矿添加量、反应温度和尾矿粒径对半焦燃烧释放NOX的实验研究。结果表明:稀土尾矿可降低半焦NOX排放。温度升高,半焦NOX排放降低。粒径变细,半焦NOX排放也降低。由于燃烧产物中含有具有催化活性的Ca、Fe、La和Ce,在循环流化床锅炉密相区促进CO对NOX的还原,使半焦NOX降低添加50%稀土尾矿时,NOX排放量降低37.91%;反应温度升高,稀土尾矿抑制NOX排放作用明显,950℃时,NOX排放量降低37.35%;尾矿粒径越细,稀土尾矿抑制NOX排放越强烈,尾矿粒径250~280目时,NOX排放量降低33.24%。解释添加稀土尾矿后半焦燃烧NOX降低的原因是稀土尾矿在炉内发生催化脱硝作用。