摘要: 压力富氧燃烧是目前CCS领域非常有潜力的一项新型燃烧技术，能够降低CO2捕集压缩成本，避免空气泄露，减小锅炉及相关换热设备体积，在技术上、成本上均优于常压条件下的富氧燃烧，而压力富氧燃烧下的NOx生成研究迄今较少。本文通过实验及数值模拟两种... 展开 压力富氧燃烧是目前CCS领域非常有潜力的一项新型燃烧技术，能够降低CO2捕集压缩成本，避免空气泄露，减小锅炉及相关换热设备体积，在技术上、成本上均优于常压条件下的富氧燃烧，而压力富氧燃烧下的NOx生成研究迄今较少。本文通过实验及数值模拟两种方式探究煤粉在压力富氧燃烧条件下的NOx排放规律，从而对加压富氧燃烧的理论和应用发展有指导意义。 本文首先运用加压管式炉实验系统研究了O2/CO2气氛下，三种不同煤种在加压富氧燃烧条件下的NOx生成情况，从管式炉压力(0.1~3MPa)、气氛氧浓度(21%~40%)、管式炉温度(900℃~1100℃)、煤质特性(神华烟煤、山西无烟煤、锡盟褐煤)四个因素出发，对实验结果进行分析。研究发现，压力是影响煤粉燃烧时NOx生成的重要因素，在1000℃、30%氧浓度条件下，从常压到3MPa，神华烟煤燃烧的NOx生成量先升高后降低，1MPa时达到峰值；在1000℃、2MPa条件下，氧浓度升高，神华烟煤燃烧的NOx生成量升高；在2MPa、30%氧浓度条件下，温度升高，加快了颗粒的升温速率，神华烟煤燃烧的NOx生成量升高；1000℃、2MPa、30%氧浓度下锡盟褐煤的NOx转化率最高，无烟煤最低，随着挥发分含量升高，NOx转化率升高。 而后自行设计压力富氧燃烧炉，利用数值模拟方法分析了不同分级条件、不同氧浓度、不同压力对炉内温度分布、速度分布、NO分布、NO出口浓度的影响。研究发现，生成中间产物HCN和NH3的区域与挥发分区域基本相同，代表了挥发分氮的析出；助燃气体的分级能够起到降低NOx的作用，在1MPa、30%氧浓度条件下，随着分级级数增加，NO出口浓度降低，分3级的NO出口浓度约为不分级的1/4，同一分级数不同开口的条件下，NO出口浓度相差不多，2级2-3开口方式已有较好的降低NO效果，与3级情况下的NO出口浓度接近，从降低NO效果以及经济性综合考虑，选择在整个炉膛的1/4及3/8处开口较为合适；助燃气氛对温度场、速度场、组分场都有重要影响，在1MPa、分两级条件下，助燃气氛中氧浓度越高，NO出口浓度越高；在分两级、30%氧浓度条件下，随着压力升高，NO出口浓度降低，要达到较好的降低NOx效果，可以尝试在较高压力条件下进行加压富氧燃烧试验。 收起