焦炭气化反应对煤粉空气深度分级燃烧NOx生成的影响 论文

本文探讨了焦炭气化反应对煤粉空气深度分级燃烧中氮氧化物（NOx）生成的影响。在深度分级燃烧技术中，燃料和空气在空间和时间上分阶段燃烧，从而在燃烧主区形成还原性气氛，这有利于降低NOx的生成。焦炭气化是一个复杂的物理化学过程，包括挥发分的释放和焦炭的氧化，这两者均对燃烧过程和污染物生成有着重要作用。研究采用滴管炉试验和数值计算相结合的方法，通过调整主燃区过量空气系数（SR），分析了焦炭气化反应对NOx排放特性的影响规律。在实验过程中，研究人员调整了滴管炉内的过量空气系数，从1.2降至0.6，观察了不同条件下的NOx排放特性。传统模型预测深度分级燃烧还原性气氛的效果存在缺陷，而改进模型考虑了焦炭气化作用后，与实验结果较为吻合。滴管炉试验和改进模型的计算结果表明，在深度分级工况下，主燃区由于缺氧而过渡到以焦炭气化反应为主导的燃烧状态。燃烧初期由挥发分着火，随着燃烧的进行，焦炭逐渐消耗，直至还原区结束。此过程中NOx的生成量随之增加，并在还原性气氛下出现一定程度的下降。当燃尽风加入后，由于部分未完全还原的氮中间体迅速氧化，NOx浓度出现“反弹”。从上述研究中，我们可以总结出以下几点知识： 1.煤粉空气深度分级燃烧技术：是一种通过在燃烧过程中控制燃料与空气的混合，从而形成还原性气氛，以达到降低NOx生成目的的技术。在分级燃烧条件下，燃料与空气的分阶段供应有利于实现这一目标。 2.焦炭气化反应：指的是在高温条件下，固体焦炭在缺氧环境中转化为气态产物的过程。这一过程包括挥发分的析出和焦炭的氧化。焦炭气化反应对煤粉的燃烧过程和污染物生成有重要影响。 3. NOx生成机理：NOx是在燃烧过程中由氮气和氧气反应形成的。在富氧条件下，高温是NOx生成的主要推动力；而在缺氧条件下，燃烧形成的还原性气氛能够抑制NOx的生成。 4.滴管炉试验：是一种在实验室条件下模拟实际燃烧过程的设备，能够提供准确的燃烧数据。通过调整实验条件，可以研究不同参数对燃烧过程和污染物生成的影响。 5.数值计算模型：通过数学模型来模拟实际的燃烧过程，可以预测燃烧特性并优化设计参数。在本研究中，传统模型和考虑焦炭气化影响的改进模型都被用来预测NOx的排放特性。 6.还原性气氛：在燃烧主区形成的低氧环境能够促进还原反应，抑制NOx的生成。通过控制燃烧条件和燃料供应，可以创建有利于降低NOx生成的还原性气氛。 7.燃尽风的作用：燃尽风是分级燃烧中后期向燃烧器加入的一股空气流，用以促进燃烧完全进行。在本研究中发现，燃尽风的加入对于NOx浓度有显著影响，能够导致NOx浓度的反弹。通过对这些知识点的掌握和应用，可以更有效地控制燃烧过程中的NOx生成，从而达到环保和经济效益的双重目标。