小型燃煤工业锅炉NOx形成与释放规律模拟研究

NOx是我国“十二五”期间重点控制的污染物,燃煤工业锅炉是其重要来源.为了研究燃煤工业锅炉NOx的形成与释放规律,在实验室模拟了不同煤种的燃烧过程.采用原煤/焦炭燃烧法分别研究挥发分氮和焦炭氮生成NOx的反应,探讨燃料型NOx的形成与释放规律,并解释试验模拟条件下燃煤NOx产污系数和现场实测值的差异.结果表明,试验中烟...     

燃烧过程中煤氮热迁移特性研究进展

燃烧过程中煤氮的热迁移特性决定着NOx的生成与最终排放量,并对控制和治理燃煤过程中NOx污染具有重要指导意义。将煤氮的热迁移过程分为挥发分氮及焦炭氮2个不同热迁移路径进行讨论,归纳了在燃烧过程中挥发分氮及焦炭氮热迁移的特性及相关影响因素。最后提出了"定量解析煤氮热迁移过程"这一国际学术难题的研究突破口。     

降低工业锅炉NOx排放量的措施

工业锅炉在我国的应用特点是量大面广,目前运行着的工业锅炉有近40万台,尽管随着国民经济的发展和人民生活水平的提高,燃油及燃气锅炉的数量正在逐渐增加,但由于我国燃料是以煤为主,因而大多数工业锅炉为燃煤锅炉,并且主要是层燃炉,由于设计及运行等方面的原因,我国的工业锅炉的热效率普遍较低,为了提高热效率,通常的做法是设法提高炉内温度水平,促使燃烧稳定,燃烬率高,但这样做的同时,往往造成NO_x排放量的增加,如何降低小型工业锅炉的NO_x排放量显得日益迫切了.二、NO_x的生成类型锅炉燃烧过程中,生成的NO_x主要有3种:1.温度型NO_x:燃烧用空气中氮气,在高温下氧化而生成的氮的氧化物,根据捷里多维奇机理有:     

煤燃烧过程中NOx产生机制及影响因素

煤燃烧产生的ＮＯｘ有三个来源，热力型ＮＯｘ快速型ＮＯｘ和燃料型ＮＯｘ，在１３００℃下主要是燃料型ＮＯｘ。燃煤过程中ＮＯｘ的形成是分两步进行，首先燃料中的杂环氮化物受热分解，产生ＮＨ３或ＨＣＮ，随挥发物释放出来，氧化生成ＮＯｘ残留在煤焦中的氮在煤焦燃烧时生成ＮＯｘ。挥发分中的ＮＨ３、ＨＣＮ同时也可以还原ＮＯｘ气体，研究表明脱硫用的石灰石、ＣａＯ或多或少地增加ＮＯｘ的排放，认为是ＣａＯ催化了ＮＯｘ形成     

相干结构涡中NOx的初生形态

首次应用六线涡量探针测量了大型电站锅炉四角燃烧器射流形成的涡量场 ,发现了射流向火侧相干结构性质的涡 ,采用兰金复合涡 (RankineVortex)旋涡模型描述了该剪切大涡的尺度及其旋转速度 ,该剪切大涡的涡核半径r0 为 2 5mm ,流体微团作刚体式旋转的角速度为 - 1.5 6× 10 5r min ,应用粒子在相干结构中运动的研究成果以及燃料型NOx 的生成和破坏机理 ,分析了NOx 在相干结构涡中的初生形态 ,射流向火侧剪切大涡的结构里 ,在剪切大涡的边缘会形成富燃料区 ,当过量空气系数α <1时 ,燃料N会尽可能多地转化成挥发分N ,并且在还原性气氛条件下 ,燃料N转变为分子N2 ,由挥发分N生成的NOx 会大大减少 ;在剪切大涡的涡核内 ,是α>1的贫燃料区 ,设法降低过量空气系数α ,可以抑制NOx 的生成     

燃煤流化床中N2O生成与分解的均相反应机理

介绍由燃料氮生成Ｎ２Ｏ的主要途径是：ＮＣＯ→ＮＯ→Ｎ２Ｏ＋ＣＯ,ＮＨ＋ＮＯ→Ｎ２Ｏ＋Ｈ;分解Ｎ２Ｏ的主要反应是：Ｎ２Ｏ＋Ｈ→Ｎ２十ＯＨ。分析了挥发分中的燃料氮成分、煤种、炉内温度、过量空气系数、分级与单级燃烧方式等因素对Ｎ２Ｏ排放的影响。     

Fe基催化剂对煤热解-燃烧的NOx排放控制耦合效果

为解决民用散烧原煤中NO_x排放高的问题,提出了“热解减氮耦合燃烧脱硝”方法,即将煤与铁助剂混合,通过管式炉热解制备洁净燃料,并对洁净燃料燃烧过程中NO_x排放情况进行研究.结合表征手段,考察铁助剂对氮迁移影响规律.结果表明,铁助剂的负载比为0.5wt%,热解温度为1000℃时耦合效果最佳,相对于未负载时,焦炭燃烧NO_x排放量减少34.65%.热解前负载的铁助剂在焦炭中稳定存在,并可促进热解过程中含氮化合物向N₂的转化;在洁净焦炭燃烧过程中,铁助剂的存在利于C和CO与NO_x还原,进而降低燃烧过程NO_x的高排放.通过一步引入的铁助剂,在煤热解-洁净燃料燃烧过程中对NO_x控制耦合效果,最终实现了NO_x的超低排放.     

德国燃煤电厂氮氧化物的控制技术

欧洲控制氮氧化物的排放以德国较为典型。笔者介绍了德国燃煤电厂为控制NOx 排放所采取的脱氮技术及其原理和特点 ,包括低NOx 燃烧器的开发利用和各类烟气脱氮装置的运行及其影响因素。 更多还原      

煤燃烧过程中影响NO_x转化的因素探讨

利用管式沉降炉对煤粉燃烧过程中的反应温度、初始氧浓度、反应时间、煤的挥发分及含氧量对燃料氮向NOx 转化的影响进行了试验研究 ,摸清了反应的规律 ,找出了影响转化的显著因素。     

工业锅炉低 NOx 燃烧技术简介

本文介绍了NOx的产生类型,以及低NOx 燃烧技术的研究和应用现状,并对不同类型工业锅炉的NOx防治措施进行了分析。     

上海市燃油、燃气锅炉NOx排放现状及控制建议研究

简述了上海市燃油、燃气锅炉的区域分布及额定蒸发量分布,结果表明上海市燃油、燃气锅炉以10 t/h以下的小锅炉为主;分析了上海市燃油、燃气锅炉NOx排放浓度水平、超标情况及提标潜势,研究显示燃油锅炉NOx排放浓度水平高于燃气锅炉、NOx超标均出现在10 t/h以下小锅炉、额定蒸发量较高的锅炉NOx排放水平相对较低,较严标准限值的控制下达标率也相对较高;基于以上研究结果,提出了加强NOx监测及推进锅炉低氮燃烧改造工作等控制建议.     

不同燃料类型锅炉羰基化合物的排放特征

为探究不同燃料类型锅炉羰基化合物排放特征，选取以煤、生物质、石油焦和天然气为燃料的14台工业锅炉和2台燃煤电站锅炉作为研究对象，采用气袋-PFPH衍生-GC/MS方法采集和分析烟气中的21种羰基化合物.结果表明，不同燃料类型锅炉烟气中羰基化合物呈现明显差异（One-way ANOVA，F=4.458，P=0.028<0.05），其中羰基化合物质量浓度（9%基准氧量）排序是石油焦 > 电站锅炉 > 煤 > 天然气 > 生物质，分别为（6306.25±1335.35），（5745.96±2864.62），（4784.85±1698.20），（3589.51±1534.676），（1341.18±616.46）μg/m³.不同燃料类型的锅炉烟气中羰基化合物组分特征有明显差异性，但甲醛、乙醛、丙酮和丙醛等低分子量的羰基化合物均占比较大，燃石油焦、燃煤电站、燃煤、燃天然气和燃生物质锅炉中低碳羰基化合物总占比分别达到87.56%，91.36%，92.94%，78.70%和45.84%.最后，采用最大增量反应活性（MIR）和OH消耗速率评价烟气中羰基化合物物种的化学反应活性，结果表明，甲醛、丙醛、乙醛等低碳羰基化合物为关键活性物种.     

Characteristics of particulate-bound polycyclic aromatic hydrocarbons emitted from industrial grade biomass boilers

Polycyclic aromatic hydrocarbons(PAHs) are carcinogenic or mutagenic and are important toxic pollutants in the flue gas of boilers. Two industrial grade biomass boilers were selected to investigate the characteristics of particulate-bound PAHs: one biomass boiler retro-fitted from an oil boiler(BB1) and one specially designed(BB2) biomass boiler. One coal-fired boiler was also selected for comparison. By using a dilution tunnel system, particulate samples from boilers were collected and 10 PAH species were analyzed by gas chromatography–mass spectrometry(GC–MS). The total emission factors(EFs) of PAHs ranged from 0.0064 to0.0380 mg/kg, with an average of 0.0225 mg/kg, for the biomass boiler emission samples. The total PAH EFs for the tested coal-fired boiler were 1.8 times lower than the average value of the biomass boilers. The PAH diagnostic ratios for wood pellets and straw pellets were similar.The ratio of indeno(1,2,3-cd)pyrene/[indeno(1,2,3-cd)pyrene + benzo(g,h,i)perylene] for the two biomass boilers was lower than those of the reference data for other burning devices, which can probably be used as an indicator to distinguish the emission of biomass boilers from that of industrial coal-fired boilers and residential stoves. The toxic potential of the emission from wood pellet burning was higher than that from straw pellet burning, however both of them were much lower than residential stove exhausts.     

京津冀燃煤工业和生活锅炉的技术分布与大气污染物排放特征

燃煤工业和生活锅炉(下称燃煤锅炉)是京津冀地区大气污染控制的重点,分析其污染物排放特征对燃煤锅炉的污染控制具有重要意义. 对京津冀地区燃煤锅炉的容量、锅炉种类、除尘方式、实际除尘效率等技术分布信息进行了统计,在此基础上建立了基于技术分布信息的2012年京津冀地区燃煤锅炉大气污染物排放清单,并分析了技术特征对燃煤锅炉大气污染物排放的影响. 结果表明:京津冀地区燃煤锅炉以10 t/h及以下的小容量锅炉为主,主要炉型为层燃炉,除尘方式以湿式除尘及多管旋风除尘为主;2012年京津冀地区燃煤锅炉的SO₂、NO_x、颗粒物、PM₁₀和PM_2.5排放量分别为90.81×104、30.88×104 、31.46×104、14.64×104和8.07×104 t,排放主要集中于10 t/h及以下和35 t/h以上的锅炉;天津、石家庄、保定、唐山是锅炉污染物排放量最大的城市;供热、食品、化工、造纸是燃煤锅炉排放最集中的行业. 京津冀地区不同城市锅炉的容量及行业分布差异明显,各城市对燃煤锅炉应因地制宜采取天然气替代、集中供热等措施,以控制燃煤锅炉的污染物排放.      

烟煤层燃炉颗粒物的生成特征与管理控制

以95台中小型燃烟煤层燃炉(≤70MW)的燃料特性分析数据和颗粒物(PM)排放实测数据为基础,利用统计分析方法,研究了锅炉出力、过量空气系数、燃煤灰分含量对燃烧过程中PM初始排放浓度的影响,分析了燃煤锅炉PM排放现状,讨论了我国中小型燃煤锅炉PM排放管理控制的潜力和可行性。结果表明,在锅炉运行负荷≥80%的条件下,PM初始排放浓度随过量空气系数和燃煤灰分含量的增加略有增大,而与锅炉出力无关;在用烟煤层燃炉PM排放浓度基本上能够满足国家现行污染物排放标准规定的排放限值要求;有96%的锅炉所采用的除尘装置的除尘效率大于80%;与其他国家相比,目前我国对于中小型燃煤锅炉PM的排放控制还处于中等水平,建议在国家层面上适时提高燃煤锅炉颗粒物的排放限制。     

山西省低热值燃煤电厂煤粉炉SO2和NOx超低排放工艺技术路线探讨

燃煤电厂污染物排放实施超低排放是中国燃煤电站绿色火电的大方向,煤电进入超低排放阶段,实施超低排放标准对电厂的污染物治理提出了更为苛刻的要求。为了在环境影响评价中落实超低排放可行措施,使SO2和NOx 达到超低排放标准,本文根据山西省低热值燃煤电厂实际环境影响评价过程中遇到超低排放工艺技术路线的问题,针对煤粉锅炉燃用高灰分、高硫分、热值低的煤质情况,介绍了大气污染物脱硫和脱硝的超净排放工艺方案,指出采用“石灰石-石膏湿法”脱硫双循环技术;锅炉低氮燃烧技术+SCR脱硝工艺技术(3+1层),可以满足山西省超低排放限值要求。     

面向减污降碳的集中供热结构调整路径研究

集中供热是事关国计民生的刚性需求,是能源消费的重要部门,是大气污染物减排的重要着力点.开展面向减污降碳的集中供热结构调整路径分析对我国实现“双碳”目标、建设“美丽中国”具有重要意义.通过构建2020年集中供热碳污耦合排放清单,摸清碳污排放现状;考虑热电联产供热范围以及生物质资源分布,分析拆炉并网、煤改气以及煤改生物质等措施的局限性及碳污减排潜力;结合情景分析,识别碳污减排关键路径,为开展集中供热减污降碳相关工作提供参考.结果表明：(1)热电联产、燃煤工业锅炉分别是集中供热部门CO₂和大气污染物的主要排放源,东北地区及内蒙古自治区是该部门碳污排放的热点区域.燃煤工业锅炉污染控制水平及热效率较低是开展集中供热部门减污降碳的重要切入点.(2)热电联产供热管网难以全面覆盖35 t/h以下燃煤工业锅炉,超40%的小容量燃煤工业锅炉需要采用其他方式进行综合改造.(3)生物质能源利用潜力空间差异较大,制约了供热部门低碳化,如华北及东北地区难以满足本区域燃煤工业锅炉生物质改造的能源需求.(4)加强低碳情景下,2060年集中供热部门SO₂、NO_x     

低负荷间歇运行燃煤锅炉烟尘排放规律的探讨

通过对不同负荷情况下运行的燃煤锅炉烟尘排放浓度测试，探讨了低负荷间歇运行燃煤锅炉的烟尘排放规律。随着锅炉负荷的降低，过量空气系数变大，烟尘排放浓度和排放量也变大。在相近低负荷条件下运行的不同出力的锅炉，额定出力大的锅炉烟尘排放量大。在燃煤量相近而在不同负荷状态下运行的两台锅炉，额定出力大的锅炉烟尘排放量大。对于常年低负荷运行时的锅炉，环境管理部门在对其烟尘排放进行监督管理时宜以低负荷运行时的烟尘测试数据为依据。     

生物质锅炉与燃煤锅炉颗粒物排放特征比较

选择2台设计结构不同的生物质锅炉(BB1、BB2),针对木质和秸秆2种生物质燃料开展烟尘、PM₁₀和PM_2.5排放特征的研究,并与燃煤锅炉进行比较. 结果表明:2台生物质锅炉的大气污染物排放质量浓度都未达到北京市DB 11/139—2007《锅炉大气污染物排放标准》的要求;2台生物质锅炉颗粒物的排放因子存在差别,燃烧木质成型燃料时,BB1和BB2生物质锅炉除尘器后的烟尘排放因子分别为207.10和465.51mg/kg,PM₁₀排放因子分别为75.18和149.61mg/kg, PM_2.5排放因子分别为58.48和106.86mg/kg;燃烧秸秆成型燃料时,BB1和BB2生物质锅炉除尘器后的烟尘排放因子分别为142.86和1200.86mg/kg,PM₁₀排放因子分别为63.63和102.01mg/kg,PM_2.5的排放因子分别为50.90和76.51mg/kg. 与热功率相近的燃煤锅炉比较,2台生物质锅炉除尘器前的PM₁₀平均排放因子低30.41%,PM_2.5平均排放因子却高36.84%,即PM_2.5在生物质锅炉烟尘中所占比例更高. 尽管利用可再生能源的生物质锅炉具有很好的发展前景,但目前该类锅炉仍存在污染物排放不达标的现象,因此,需要提高热能利用效率和除尘效率,以减少污染.      

上海市燃煤工业锅炉二氧化硫排放控制现状及建议

烟气脱硫是现阶段上海实现燃煤工业锅炉二氧化硫排放浓度稳定达标的主要途径,通过比较常见湿法脱硫工艺的特点,剖析若干本地企业实施燃煤工业锅炉烟气脱硫的案例,就项目建设运行过程中可能碰到的脱硫工艺选择和设备选型等问题提出建议。