| 分解炉空气分级燃烧及NO_x排放特性研究 | |
| 朱书骏; 朱建国 | |
| Source Publication | 洁净煤技术
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| 2020-01-15 | |
| Volume | 26Issue:01Pages:52-58 |
| Abstract | 随着我国经济的飞速发展,作为重要基础材料的水泥产品需求量极大且趋于稳定。水泥生产过程中的NO_x排放与燃煤火电厂和汽车尾气产生的NO_x排放已成为空气污染的主要来源,而分解炉是降低水泥生产工艺中NO_x排放的有效设备。笔者在引入高温烟气的模拟分解炉内进行空气分级燃烧试验,研究配风位置、配风比例以及石灰石/煤比例对分解炉内燃烧和NO_x排放特性的影响规律。试验稳定过程中,高温烟气发生装置的给煤量和配风量保持不变。此时,高温烟气发生装置的时间平均温度为911℃,其产生的高温烟气温度稳定在750℃左右,高温烟气中NO_x主要以NO和N_2O的形式存在,其浓度分别为261.49×10~(-6)和12.96×10~(-6)。该股高温烟气将模拟实际回转窑产生的烟气进入分解炉内。在分解炉的上部区域(距离顶部0～2 000 mm区域)的温度为800～1 000℃,与实际分解炉运行温度一致,排放烟气中NO_x主要以NO和N_2O形式存在。随着中间配风位置的下移,煤粉燃烧放热区域下移,而顶部区域的石灰石吸热量变化较小,则原有热量平衡被打破且原有吸热量高于现有放热量,导致顶部区域内燃烧温度降低。此时,还原气氛中煤粉燃烧和石灰石分解反应时间均变长,导致NO_x的还原反应更加充分。但石灰石分解产生的氧化钙(CaO)作为中间产物会促进NO的生成反应,其反应时间增加也促进了NO的生成;另一方面,石灰石作为催化剂参与焦炭和挥发分还原NO的反应过程,分解炉顶部区域的温度下降使得该还原反应变弱。综上,NO的最终排放浓度是以上反应的综合结果。随着配风位置的下移,该变化对NO的生成作用更加明显,故NO的排放浓度逐渐升高。当一级风量与二级风量的配风比例降低时,分解炉上部区域的煤粉燃烧份额减少和石灰石分解量降低,而分解炉下部区域的煤粉燃烧份额增加和未分解的石灰石份额增加,但石灰石的吸热增加量高于燃烧增加份额的放热量,因此分解炉内整体温度均降低。分解炉内NO浓度是由石灰石催化的氧化过程和还原过程综合决定的。一级风量变小时,尾部CO浓度随之增加,烟气中NO浓度呈现降低的趋势。当石灰石/煤比例增加时,分解炉内沿程温度逐渐下降。随着石灰石给粉量增加,分解炉内石灰石受热分解产生的CaO浓度增加,CaO催化NO还原反应更剧烈,从而NO浓度逐渐降低。而石灰石给粉量增加和分解炉温度降低的过程导致尾部的CO浓度升高。 |
| Keyword | 分解炉 空气分级燃烧 燃烧温度 NOx排放 |
| Language | 中文 |
| Funding Organization | 国家重点研发计划资助项目(2016YFB0601503) |
| Ranking | 1 |
| Document Type | 期刊论文 |
| Identifier | http://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/81670 |
| Collection | 高温气体动力学国家重点实验室 |
| Affiliation | 1.中国科学院工程热物理研究所 2.中国科学院力学研究所高温气体动力学国家重点实验室 3.中国科学院大学 |
| Recommended Citation GB/T 7714 | 朱书骏,朱建国. 分解炉空气分级燃烧及NO_x排放特性研究[J]. 洁净煤技术,2020,26,01,:52-58. |
| APA | 朱书骏,&朱建国.(2020).分解炉空气分级燃烧及NO_x排放特性研究.洁净煤技术,26(01),52-58. |
| MLA | 朱书骏,et al."分解炉空气分级燃烧及NO_x排放特性研究".洁净煤技术 26.01(2020):52-58. |
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