1、國(guó)內(nèi)圖書分類號(hào)：TK224.1國(guó)際圖書分類號(hào)：621.18工學(xué)博士學(xué)位論文揮發(fā)分反應(yīng)特性和立體分級(jí)燃燒對(duì)NOx排放的影響博士研究生：張曉輝導(dǎo)師：孫紹增教授申請(qǐng)學(xué)位：工學(xué)博士學(xué)科、專業(yè)：熱能工程所在單位：能源學(xué)院答辯日期：2008年6月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)摘要I摘要結(jié)合我國(guó)目前經(jīng)濟(jì)發(fā)展及能源利用狀況，開(kāi)發(fā)出具有低成本、高效、安全的燃燒法脫除NOx排放技術(shù)已成為控制污染物排放的一個(gè)重要目標(biāo)。本文以此為出發(fā)點(diǎn)，對(duì)電站鍋爐燃煤過(guò)程中的N

2、O析出影響因素展開(kāi)機(jī)理研究，并通過(guò)在不同負(fù)荷機(jī)組上進(jìn)行工業(yè)驗(yàn)證，開(kāi)發(fā)出立體分級(jí)低NOx燃燒系統(tǒng)。首先對(duì)我國(guó)某高揮發(fā)分煙煤展開(kāi)熱重—紅外光譜儀聯(lián)用（TGFTIR）機(jī)理試驗(yàn)研究，采用CoastsRedfern積分法對(duì)熱解動(dòng)力學(xué)參數(shù)進(jìn)行求解，發(fā)現(xiàn)當(dāng)n＝1時(shí)其相關(guān)系數(shù)最佳，建立了升溫速率為20、40和80Kmin時(shí)的熱解動(dòng)力學(xué)模型，動(dòng)力學(xué)模型模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好；同時(shí)，深入研究了熱解條件對(duì)揮發(fā)分析出產(chǎn)物及含量的影響，確定了在不同升溫速率下

3、的CH4、CO等主要析出產(chǎn)物及含氮化合物（NH3）占原煤的質(zhì)量份額。隨后，把熱重試驗(yàn)結(jié)果，與FGDVC模型的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，二者吻合較好，說(shuō)明該熱解模型可以用于描述我國(guó)煙煤的熱解過(guò)程及產(chǎn)物。對(duì)真實(shí)燃燒條件下的揮發(fā)分組分及含量進(jìn)行計(jì)算，采用GRI3.0反應(yīng)機(jī)理的PFR反應(yīng)器模型，對(duì)不同化學(xué)當(dāng)量比下的燃料N生成NO的轉(zhuǎn)化率“CR”進(jìn)行計(jì)算。發(fā)現(xiàn)隨著化學(xué)當(dāng)量比的增加，NO轉(zhuǎn)化率逐漸降低。得出在燃燒法脫除NOx所采用的高化學(xué)當(dāng)量比燃燒條件下，

4、NOx完全轉(zhuǎn)化達(dá)到穩(wěn)定需要較長(zhǎng)時(shí)間，約為0.2s左右，并據(jù)此確定了對(duì)于高揮發(fā)分煙煤，為了達(dá)到降低NOx排放的目的，由主燃燒區(qū)至燃盡區(qū)的停留時(shí)間不能少于0.32s的結(jié)論。從而確立了面向電站鍋爐的立體分級(jí)燃燒系統(tǒng)方案。分別對(duì)中儲(chǔ)倉(cāng)式和直吹式制粉系統(tǒng)鍋爐機(jī)組開(kāi)展工業(yè)試驗(yàn)研究，在保證機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行基礎(chǔ)上，NOx排放濃度取得大幅度降低，其中50MW中儲(chǔ)倉(cāng)式制粉系統(tǒng)鍋爐機(jī)組可將NOx排放量控制在450mgm3以下；對(duì)200MW直吹式制粉系統(tǒng)鍋爐機(jī)組進(jìn)

5、行改造后，可將NOx排放量有效控制在350mgm3以下，最低可降至250mgm3左右，取得了巨大的經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益，從而在不同容量機(jī)組上驗(yàn)證了前期機(jī)理研究方案的可靠性。最后，采用驗(yàn)證后的模型和計(jì)算方法對(duì)不同容量機(jī)組上的燃燒及NOx排放進(jìn)行模擬，采用結(jié)合FGDVC熱解模型的FLUENT后處理平臺(tái)，對(duì)NOx排放水平進(jìn)行模擬計(jì)算，結(jié)果與試驗(yàn)值吻合較好，驗(yàn)證了模型的穩(wěn)定性和可靠性。為低NOx燃燒技術(shù)改造結(jié)果的預(yù)報(bào)奠定了模擬研究基礎(chǔ)。本研究工作對(duì)推