生物質摻混無煙煤燃燒對NO 排放影響的研究

姜建勛JIANG Jian-xun

（長沙電力職業技術學院動力工程系，長沙 410131）

（Department of Power Engineering，Changsha Electric Power Technical College，Changsha 410131，China）

0 引言

生物質與煤混合燃燒是一種綜合利用生物質能和煤炭資源的一種有效方式，煤與生物質混合進入CFB 鍋爐燃燒有利于增加CFB 鍋爐的熱效率；減少煤的消耗量；降低NOX的排放。

NOX的排放對于燃燒生物質和無煙煤的CFB 鍋爐來說，就是燃料燃燒過程中產生的燃料型NO 的最主要的生成量。當燃燒溫度在850-900℃，對于CFB 鍋爐來說，煤燃燒生成的NOX中，其中90%以上的屬于NO，而NO2占到5%～10%，對于N2O 來說，只占l%左右。通過試驗研究，燃燒溫度達到900～1200℃時，生物質與煤混合燃燒試樣燃燒不具備生成熱力型NOX的條件，只能生成燃料型NO：和快速型NOX，其中主要是燃料型NO：（即NO），因此本文主要研究生物質與煤混合在CFB 鍋爐中燃燒時NO 排放特性。

1 煤與生物質燃燒時對NO 的排放特征

根據實驗條件，將CFB 鍋爐的爐膛溫度控制在900℃以下時，分別加熱煤、生物質和他們的混合物，并記錄他們加熱時NO 的排放特征，通過歸納整理，并繪制成曲線圖，根據實驗結果，進行單獨燃燒時，通過分析NO 排放特征曲線，可以看出單一的煤進行燃燒時，無煙煤的NO 釋放曲線均形成較平一，同時形成一個NO 釋放峰；燃燒單一生物質時，酒糟的NO 釋放在一定程度上呈現明顯的雙峰結構，對于糠醛渣來說，NO 釋放不均勻，但是，總體上呈現雙峰趨勢，其余生物質都是一個NO 釋放峰，與煤相比，釋放時間較短，并且主要集中在燃燒前期。總的來說，在揮發分的析出與著火的燃燒前期階段主要生成NO。由于煤的揮發分較低，灰分較高，因此氮析出較為平緩，并且前期的峰值較小；對于生物質來說，由于揮發分較高，灰分較低，燃燒強度大，所以，燃料NO 的排放通常情況下集中在燃燒的前期，所需要的時間較短。

對NO 的排放特征釋放曲線進行積分，可得各種試樣的NO 釋放積分值，通過計算轉化率，并將NO 釋放轉化率結果繪制成曲線圖，可以看到，單一煤和生物質樣品的NO 排放總量則與樣品自身含氮量無明顯的規律性。

對于不同的試樣來說，煤和生物質的NO 轉化率總體趨勢隨著樣品中含氮量的增大而減小。與試樣中氮含量理論計算出的NO 理論排放量相比，在燃燒過程中，實際上煤和生物質排放出的NO 量要小。其原因主要是試樣中的氮沒有全部轉化為NO，還有一部分轉化成N2。

2 生物質在煤中不同摻混比例對NO 排放的影響

對于生物質混無煙煤在CFB 鍋爐燃燒過程中NO 排放規律，將CFB 鍋爐爐膛溫度控制在900℃以下，通過對無煙煤與瓜子皮、甘蔗渣、糠醛渣、酒糟、梧桐木和玉米芯混燒時NO 排放特性進行研究分析，同時繪制成相應的曲線。根據實驗結果可以看出，NO 排放隨著生物質加入比例的增大，對于大部分生物質混煤來說，NO 釋放峰均由一個平坦的變為兩個，并且在一定程度上第一個NO 釋放峰有增大趨勢，進而充分說明NO 的釋放是交錯進行的，且各組分之間對生成NO 的過程產生相互作用和影響；NO 釋放因加入生物質而提前，釋放所用時間縮短，NO 排放基本完畢的時間隨著生物質加入比例的增大逐漸變短。

通過對NO 排放各釋放曲線進行積分處理，進而在一定程度上得到無煙煤混燒生物質的NO 釋放積分值，同時求得NO 的轉化率。可以看出，在總體上，NO 排放總量隨著加入生物質比例的不斷增大出現減少的趨勢；NO 排放總量隨著酒糟加入比例的增大出現先增大后減小的趨勢，通常情況下，這是由于酒糟自身含氮量和揮發分釋放產生的還原氣體在相互作用下造成的。總體來說，含氮量發揮了重要作用。

3 結論

無煙煤單一煤燃燒時，形成較平坦的一個NO 釋放峰；單一生物質燃燒時，除酒糟和糠醛渣外，生物質皆為一個NO 釋放峰，對于酒糟來說，NO 釋放明顯呈雙峰結構，糠醛渣的NO 釋放不均勻，但是，在總體上還是呈現雙峰趨勢；與無煙煤相比，在時間方面，生物質的NO 釋放比較短，主要集中在燃燒的前期。單獨燃燒煤和生物質時，煤和生物質的NO 轉化率隨著樣品含氮量的增大其總體呈減小趨勢，與樣品自身含氮量相比，NO 排放總量無明顯的規律性。當生物質與無煙煤進行混合燃燒時，生物質的加入在一定程度上使得NO 釋放提前，釋放時間縮短，NO 排放時間隨著生物質比例的增大越來越短。除酒糟外，隨著生物質比例的增大，NO 排放總量呈下降趨勢，而對于含氮量大于煤的酒糟，NO 排放總量則是先增大，后減小。

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