煤粉气流床气化炉预热燃烧特性及NOx排放试验研究

• Published in: 煤炭学报 Vol. 48; no. 11; pp. 4192 - 4204
• Main Authors: 谭厚章, 王肖肖, 周必茂, 周上坤, 王毅斌, 王学斌
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 西安交通大学热流科学与工程教育部重点实验室,陕西西安 710049 01.11.2023
• Subjects: NOx emission; 预热燃烧; entrained-flow gasifier; 气流床气化炉; 煤粉; pulverized coal; NOx排放; preheating combustion
• ISSN: 0253-9993
• DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.2023.0269

TK16; 煤粉预热燃烧技术已被证明是一种清洁高效的燃烧技术.针对大型燃煤机组四周空间及承重受限,提出采用结构紧凑的对冲气流床气化炉预热解煤粉并耦合燃烧的技术与系统,搭建了新型气流床气化炉预热燃烧实验台,对煤粉在气化炉内预热特性和预热燃料在燃烧室内燃烧特性进行研究,探索煤中氮元素在预热燃烧过程中的迁移和转化规律.结果表明,新型气流床气化炉预热燃烧实验系统能够自维持稳定运行,系统压力和温度波动很小;气化炉内温度梯度较大,高温区位于烧嘴平面附近,最高温度可达1 115℃,而出口温度降至850℃.气流床气化炉能够为下行燃烧室稳定提供高温煤气和预热半焦;高温煤气中CO、H2、CH4 质量分数(干基)分别可达13.15%、8.72%、0.78%;预热半焦颗粒相比于原煤颗粒粒径减小,原煤 50%切割粒径d50=43 μm,而预热半焦颗粒d50=24 μm,预热后颗粒比表面积从 4.05 m2/g增到 216.44 m2/g,同时,孔容积也增大,颗粒燃烧特性得到改善;预热过程中 96.33%的挥发分和 40.23%的固定碳释放到高温煤气中;同时,转化到气相中的煤N达 69.74%,其中 47.67%转化为N2,其余转化为NH3 和HCN.预热燃料进入下行燃烧室后能够稳定燃烧,不存在着火延迟,温度分布均匀;主燃区预热燃料中的NH3 和HCN,以及焦炭中析出的氮大部分转化为N2,主燃区内没有NO生成.实验台燃烧室出口NOx和CO排放质量浓度分别为 143.02 mg/Nm3(6%O2)和 8.17 mg/Nm3(6%O2),燃烧效率高达99.75%.煤粉经过新型气流床气化炉预热后燃烧,煤N仅有4.69%转化为NO.