生物质气化混烧替代燃煤的研究

摘要

我国生物质资源丰富,同时大量的煤炭用于直接燃烧,释放大量的氮氧化物,严重污染环境。为推进燃煤工业锅炉清洁燃料替代和节能减排,采用可再生的生物质替代部分燃煤具有很强的现实意义。前人的研究发现,含焦油的生物质气化气还原氮氧化物效果很好。因此,生物质气再燃替代燃煤不仅可以替代部分燃煤,还可以降低燃煤锅炉氮氧化物排放。
　　为了研究生物质气化混烧替代燃煤的技术,我们首先梳理了国内外NOX的生成和还原机理,通过测量实炉NOX生成规律,我们验证了单元体炉研究层燃链条炉的可行性。然后设计和搭建了层燃单元体炉实验台,针对层燃条件下燃煤NOX的生成规律进行研究;设计和搭建了上吸收气化炉实验台,调试和研究了上吸收气化炉的运行规律;最后我们搭建了生物质气化混烧替代燃煤的实验台,针对含焦油生物质气化气与层燃炉燃煤混烧降低NOX的规律进行研究,为下一步的实际工业锅炉混烧提供了技术支持。
　　通过对层燃单元体炉的实验发现:增大过量空气系数可以加快火焰锋面向下传播、加快燃尽速率和挥发份析出,在燃烧前期形成强还原气氛,降低NOX排放;后期将提高氧浓度,增强氧化气氛;低挥发份煤种受过量空气系数影响比高挥发份煤种大;大颗粒粒径在前期挥发份燃烧阶段的NOX释放量较小颗粒粒径工况小,但后期焦炭氮释放部分较大;推迟燃烧在挥发份析出区和燃烧旺盛区能大大降低NOx的排放,而在燃尽阶段效果较小。
　　通过在生物质气化气替煤混烧实验台的研究发现:生物质气化气对层燃单元体炉的NOX还原有一定的效果,且在层燃炉挥发份析出区和燃烧旺盛区还原效果较好,在燃尽区还原作用较弱;生物质气量越多,还原效果越好,但随着气量的增加,边际效应逐渐递减;在分级燃烧工况下,混烧效果在前10分钟氧量过剩的情况下比较明显,在后期还原性气氛下的还原效果较差;在直接燃烧情况下,氧量越高,混烧效果越差,因此应尽量降低烧条件下的氧浓度;由于生物质气还原NOX反应速率较快,所以在本实验中改变喷入位置对还原效率的影响不是很显著。

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第一章 绪论

1.1 生物质能概论

1.2 发展生物质能对我国的重要意义

1.3 再燃技术

1.4 生物质再燃技术

1.5课题的研究背景及意义

第二章 层燃锅炉NOX生成和含焦油生物质气还原NOx机理综述

2.1 煤燃烧过程中NOX的生成机理

2.2链条锅炉燃烧方式介绍

2.3 NOX的还原机理

2.4 含焦油生物质气化气再燃还原NOx的研究现状

第三章 层燃条件下NOX生成规律实验研究

3.1层燃单元体炉模拟链条炉原理

3.2 实验系统与装置

3.3 实验煤样分析及实验步骤

3.4 单元体炉实验结果及分析

3.5 实际锅炉调试情况

3.6 本章小结

第四章 含焦油生物质气化气混烧的实验研究

4.1 前言

4.2生物质气化混烧实验台介绍

4.3实验原料和实验步骤

4.4 上吸收气化炉实验结果及分析

4.5生物质气化混烧实验结果及分析

4.6 本章小结

第五章 全文总结与展望

5.1 全文总结

5.2 展望与建议

参考文献

致谢

攻读学位期间的学术成果