分解爐RDF與煤多級燃燒N的遷移轉化及NOx控制研究

《分解爐RDF與煤多級燃燒N的遷移轉化及NOx控制研究》是依託武漢理工大學，由梅書霞擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：分解爐RDF與煤多級燃燒N的遷移轉化及NOx控制研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：梅書霞
• 依託單位：武漢理工大學

項目摘要

針對分解爐中處置垃圾衍生燃料（RDF）與煤粉分級燃燒減排NOx相結合的關鍵技術需要，提出RDF與煤粉多級燃燒時N的遷移轉化機理及NOx減排控制研究。通過對影響揮發份-N和焦炭—N向NO或者N2轉化的因素進行分析，獲得阻止NOx生成及誘導N2選擇性轉化的控制機制，掌握控制“燃料型NOx”生成的途徑；通過研究分解爐環境因素在揮發份和焦炭對“輸入型NOx”進行還原轉化過程中的影響規律，獲悉促進“輸入型NOx”被還原的途徑；通過懸浮爐燃燒實驗探究RDF與煤粉多級燃燒NOx的生成及控制規律；通過數值模擬，綜合分析“燃料型NOx”與“輸入型NOx”的互動生成與轉化機理及受環境因素的影響規律，最終揭示分解爐內RDF與煤粉多級燃燒NOx的生成機理及控制方法。項目的研究將補充分解爐環境下RDF/煤粉共燃時NOx的生成和轉化機理，而且在實踐中將對實現分解爐中RDF與煤粉多級燃燒減排NOx提供重要的理論依據。

結題摘要

水泥工業是耗能大戶，同時也是氮氧化物（NOx）的主要來源之一。將垃圾衍生燃料（RDF）作為一種可替代燃料套用於乾法水泥分解爐中，具有節能減氮的雙重效果，已成為世界先進水泥生產技術的重要發展趨勢。然而，煤粉與RDF的燃燒特性存在很大差異，當兩者共燃時，勢必會對分解爐的溫度制度及NOx釋放情況帶來一定的影響，鑒於此，探明分解爐中煤與RDF共燃時燃料的燃燒特性及NOx的生成與被還原機理，成為解決分解爐中煤與RDF共燃協同減排NOx的關鍵問題。本項目採用實驗研究與CFD數值模擬相結合的技術手段開展了以下研究工作。①燃料熱解、裂解實驗結果表明，與無煙煤相比，煙煤在裂解過程中釋放出了更多了的鏈狀CH化合物更多，反應活性更高，更容易對NOx進行還原轉化；RDF的熱解產物主要是活性更高的鏈狀碳氫化合物以及還原性極強的N2H4，容易捕捉氧形成氮氣使得轉化成為NOx的氮更少。② 雙管式爐高溫靜態實驗研究結果表明，煤粉燃燒過程中先後形成了揮發分型NOx和固定碳型NOx，一般來說溫度越高固定碳型NOx的峰值越高；與煙煤相比，無煙煤中CO主要為固定碳型CO，揮發分型CO的含量較低，最終使得無煙煤燃燒時NOx的轉化率比煙煤高；RDF以揮發分燃燒為主，其著火溫度低，燃燼時間短；RDF與煤混合後燃燒過程在反應前期體現為加和作用，在反應後期體現為協同作用，可以有效地促進煤粉的著火燃燒，並降低NOx的生成量。③懸浮爐高溫動態實驗結果表明，燃燒溫度在1000℃時，CO與NOx還原反應開始發生，有利於降低氮氧化物的生成量；在保證煤粉充分燃燒的前提下，採用氧氣濃度為18%的燃燒環境有利於降低NOx的生成量；RDF的加入可以有效降低NOx的生成量。④分解爐NOx減排研究的CFD數值模擬結果表明，在分解爐靠近壁面的合適位置設定兩個煤粉分級燃燒分煤口，且分煤50%時減排效果最佳；將RDF入口設定在渦流室上部、遠離三次風口的合適位置，且加入RDF的比例不大於50%時為煤與RDF協同減排NOx的最佳化方案。本項目的研究結果對於水泥生產過程中NOx的減排控制具有重要的理論借鑑意義及實際生產指導價值。