摘要：我国低阶煤储量丰富,以热解为龙头的低阶煤梯级利用技术快速发展,其热解产生大量半焦,占原料煤质量的50%~70%,所含能量占原煤的80%左右,然而因半焦挥发分低,燃烧过程中存在着火稳定性差、燃尽难和NO_(x)排放水平高等问题,制约半焦燃烧利用。预热燃烧技术能较好解决上述问题,燃料首先在预热燃烧器中进行高温热改性,由一元固体燃料转化为二元高温气、固混合燃料,再送入锅炉炉膛进行高效、低氮燃烧,已在2 MW试验平台上开展了相关中试验证。为进一步验证技术效果,在一台60 t/h现役煤粉锅炉上开展了不同中、高负荷条件下纯燃半焦运行特性、NO_(x)排放特性试验,该锅炉配备了2个对冲布置的预热燃烧器。试验结果表明:热解半焦在50%~90%锅炉负荷下运行状态稳定、良好,炉膛温度分布合理;26 MW_(th)预热燃烧器各参数合理、循环状态稳定、对称性好;经预热后热解半焦在各负荷下锅炉燃烧和热效率均分别在98%、92.5%以上,实现了高效燃烧;通过调整配风,锅炉各负荷下NO_(x)原始排放均低于200 mg/m3(φ(O2)=6%),低氮燃烧效果显著。试验结果为纯燃半焦预热燃烧锅炉的设计与工程放大提供重要支撑,可直接为对冲锅炉应用提供理论数据参考。

摘要：煤气化技术是煤炭梯级利用的主要方式之一,近年来发展迅速、使用广泛。但煤气化过程无法将煤中的碳全部转化利用,煤经过气化后仍有部分可燃物残留在气化飞灰中。其中循环流化床煤气化产生的气化飞灰碳含量相对较高,低位发热量达12~25 MJ/kg,若能加以利用会显著提高碳的利用率。气化飞灰的挥发分极低,传统燃烧技术很难处理。为了实现气化飞灰的高效燃烧,并同时控制燃烧的NOx排放水平,提出并发展了预热燃烧技术。该技术将气化飞灰在流化床预热燃烧器中进行预热,在缺氧条件下通过化学反应产生热量将燃料自身预热至850~950℃并脱除部分燃料氮,再将预热后的燃料通入煤粉炉炉膛,在炉内通过分级配风实现高效低NOx燃烧。针对一台采用预热燃烧技术的气化飞灰预热燃烧锅炉,开展调试和工程试验,通过考察预热燃烧器和炉膛内的温度分布和变化规律、气化飞灰的燃烧效率以及NOx原始排放,研究气化飞灰的预热特性、预热后的高温气固混合燃料的燃烧特性和NOx排放特性。结果表明,预热燃烧锅炉可以燃用挥发分<3%的气化飞灰,锅炉运行稳定,气化飞灰燃烧效率可达98%以上,NOx原始排放浓度最低可达261.94 mg/m^(3),经脱硝处理能达到超低排放。预热燃烧锅炉实现了气化飞灰的高效低氮燃烧,证明了预热燃烧技术在超低挥发分燃料处理方面的可行性和技术先进性。

摘要：为满足国家“双碳”目标下煤炭清洁高效利用领域的迫切需求,在工业锅炉、电站锅炉等领域开发了煤粉预热燃烧技术。煤粉先进入流态化预热燃烧器中高温改性,再进入锅炉炉膛分级配风燃烧,从而实现了煤高效、低氮燃烧,并在1台60 t/h煤粉锅炉上进行了技术验证。锅炉侧墙对冲布置了2只预热燃烧器,单只预热燃烧器设计热功率为26 MW,以烟煤为原料,在10%~100%负荷范围开展了6个不同负荷的锅炉运行特性和NOx排放特性试验研究,结果表明:该锅炉在各负荷下运行状态稳定、良好,无助燃条件下实现了10%超低负荷稳定运行;预热燃烧器各参数合理、循环状态稳定,满足锅炉宽负荷的运行要求;负荷下锅炉燃烧效率均在97%以上,10%、20%负荷下锅炉热效率大于85%,30%及以上负荷锅炉热效率均在90%以上;通过调整配风,锅炉各负荷下NO_(x)原始排放均低于50mg/m^(3)(φ(O2)=9%)。60 t/h煤粉预热燃烧锅炉的成功示范,为煤粉高效清洁灵活燃烧技术的发展和应用提供了重要支撑。

摘要：煤气化工艺产生的气化残炭挥发分极低,固定碳含量高,水分几乎为零,常规燃烧技术难以利用,利用循环流化床实现气化残炭高效洁净燃烧是一种有效途径。针对中国科学院工程热物理研究的残炭燃烧技术建立的130 t/h气化残炭循环流化床锅炉开展性能测试,通过考察沿炉膛高度方向的温度分布和变化规律、旋风分离器差压、残炭炉的燃烧效率以及NO_(x)原始排放数据分析了残炭炉的运行特性。结果表明:130 t/h飞灰残炭炉在床温超过850℃时可实现气化残炭稳定燃烧,整个底部床面进行预热燃料,在二次风的分级配风下直接燃烧,床温分布均匀,燃烧效率可达97%以上;一次风当量比为0.3的条件下,残炭炉可稳定运行,负荷80%以上尾部烟道飞灰含碳量低于6%;残炭炉运行中炉内NO的转化率较低,NO_(x)原始排放小于100 mg/m~3。