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作者:ope体育体育赛事|2020-03-10|浏览:167

ope体育体育赛事電站鍋爐富氧燃燒應用分析

1富氧燃燒的發展過程富氧燃燒就是采用比空氣中氧含量高的助燃空氣來進行助燃,富氧的極限就是使用純氧。由于傳統富氧制備工藝復雜,投資大,ope体育体育赛事能耗高,富氧燃燒的工業應用受到限制。隨著新型富氧制備工藝的出現和發展,富氧燃燒逐漸應用于工業領域并受到越來越多的關注。東西方發達國家及前蘇聯早在20世紀60年代就開始研究這項技術,并在70年代末和80年代初取得了良好的效果,特別是日本,組織了旭硝子等七家公司和研究所參加的“膜法富氧燃燒技術研究組”。由于能源緊張,日本先后有近20家公司推出膜法富氧裝置。該國曾在以氣、油、煤為燃料的不同場合進行了富氧應用試驗,并得出如下結論:用23%的富氧助燃可節能10%25%;用25%的富氧助燃可節能20°%40%;用27%的富氧助燃則節能高達30%50%等。此外前蘇聯、德國、英國、法國、捷克等國均有膜法富氧用于助燃的報道。

2富氧燃燒的原理煤是復雜的固體碳氫燃料,除了水份和灰分等惰性雜質外,煤是由碳、氫、氧、氮和硫這些元素的有機聚合物組成的。這些有機聚合物就構成了煤的可燃質。煤在受熱時,首先顆粒表面上和滲在縫隙中的水分蒸發出來,就變成干燥的煤。同時逐漸使最易斷裂的鏈狀和環形烴揮發出來,即析出揮發份。若外界溫度較高,又有一定的氧,那么揮發出來的氣態烴就會首先達到著火條件而燃燒起來。當溫度繼續升高而使煤中較難分解的的烴也析出而揮發掉以后,剩下的就是焦炭。揮發份在燃燒時,一方面可以供給熱量將焦炭加熱的熾熱狀態,另一方面暫時把氧都搶去燃燒掉了,所以焦炭要在大部分揮發份燒掉以后才開始燃燒。由此可見,煤的燃燒可粗略的分為著火和燃盡兩部分,其著火過程主要取決于揮發份的析出及燃燒。而在揮發份大量析出的局部區域,通入富氧空氣流,將有助于形成局部高溫區,強化燃燒。我們通過分析一小團煤粉顆粒隨一次風射流進人爐膛后的加熱著火情況來進行說明。

假設鍋爐為四角切圓燃燒方式,一次風噴口為單純直流噴口(無船體或鈍體等穩燃裝置),則風粉射流可簡單地認為是自由射流。在穩定運行工況下,一次風射流進人爐膛后最先受到加熱的是位于射流邊界的風粉混合物。風粉混合物著火過程中所接受的熱量來自爐內熱煙氣的輻射及對流熱量,占主要部分的是對流熱,輻射熱只占10°%30°%.煤粉在進人爐膛受熱后,短時問內快速升溫,同時析出大部分揮發份,揮發份與一次風及煙氣中的氧氣混合燃燒。當環境中的氧含量較低時,揮發份的燃燒時間變長,局部放熱強度降低。而此時如果提高局部的氧氣濃度,則根據化學反應的質量作用定律,揮發份的燃燒速度將隨氧氣濃度的升高而增大,使該區域燃燒反應物的放熱速率提高,從而形成局部高溫區。局部的高溫區又促使更多的揮發份析出并將焦炭更快地加熱到熾熱著火狀態,使局部反應溫度進一步提高,從而形成一次風射流邊界著火燃燒的良性循環。

6富氧燃燒的減排作用6.1對二氧化硫排放的影響采用富氧燃燒后,由于有效減少了煙氣量,可以提高煙氣中二氧化硫濃度,有利于二氧化硫的經濟回收。因此,從減少煙氣量和提高二氧化硫濃度的角度來說,采用富氧燃燒有益于保護環境。在富氧氣氛下,煤燃燒高溫下的脫硫效率要比空氣氣氛下高,這是因為高濃度的二氧化碳對CaC3分解有抑制作用。孔隙結構分析及x射線衍射試驗表明:高溫下,CaC3燒結情況得到明顯改善,反應產物CaS4堵塞情況也很輕微;隨著溫度的提高,鈣吸收劑的微觀結構得到改善。

就脫硫效率的貢獻而言,在1170°C以下原因1的貢獻在2/3以上,而超過1250°C時原因2的貢獻在2/3以上。在較高的溫度和較大的停留時間范圍內,富氧燃燒系統可保持較高的直接脫硫效率6.2對氮氧化物排放的影響煙氣中的氮氧化物一般是指N0和N2,統稱N0X.燃燒過程中產生的N0X主要是NO,其在大氣中很快被氧化為N02.與常規空氣燃燒相比,煤在富氧氣氛中燃燒時,N0X的排放量少,是常規空氣燃燒的25%,其中循環的N0減少量占總量的50%80%.這是由于燃燒中不存在大量N2,且煙氣再循環燃燒,可能使已生成的N02在爐膛內發生還原反應。如果再結合低N0X燃燒技術,則有可能不用或少用脫氮設備,減少費用。在富氧燃燒方式下,溫度、02濃度以及煙氣中的C0濃度對N0X的生成都有很大影響。

采用煙氣再循環實現煤粉富氧燃燒,循環煙氣的體積分數大約為60%,煤的燃燒與空氣氣氛同樣劇烈,N0被進一步減少,僅為常規燃燒的1/7.其主要原因是:在富氧氣氛下,高濃度的C02與煤或煤焦發生還原反應生成大量的C0,在煤焦表面發生N0/C0/炭的反應,促進了N0的降解;N0X在隨C02再循環的過程中發生分解;燃燒區域循環的N0X減少,循環N0X與燃料的相互作用對減少富氧燃燒技術中的N0X均有一定的作用。

日本石川島播磨公司在100麗示范電站中使用了富氧燃燒技術,該系統還采用了排煙熱交換器,試驗結果顯示脫硝和脫硫效率分別達到了70%和90%以上,占地面積也只有原來的約50%.德國勃蘭登堡州的斯普萊貝格試驗電廠是全球首個演示富氧燃燒技術捕捉和儲存二氧化碳的試驗電廠。這個由阿爾斯通提供富氧燃燒鍋爐技術的30麗粉煤示范電廠,配備了從氧氣生產一直到二氧化碳提純與壓縮在內的完整富氧燃燒鏈所需的全部組件。2008年9月9日,試驗電廠正式投產,啟動深入的測試程序,包括主要試驗使用褐煤和煙煤兩個測試階段。這些試驗將提供傳熱、燃燒效率、排放、動態特性、電廠設計、能效、成本和經濟效益方面的關鍵數據。根據合作協議,電廠在三年試運行期間所捕獲的二氧化碳將用于增強歐洲第二大陸地氣田的天然氣采收和儲存能力。這些二氧化碳將被注入地下3000m,試驗永久儲存二氧化碳延長氣田自然壽命的各種方法。這個30MW的試驗電廠將為2015年建設的200300麗演示電廠奠定很好的技術基礎。