煤粉颗粒粒度对低温NOx和SO2生成特性的影响

THE INFLUENCE OF THE PARTICLE SIZE ON NO_x AND SO₂
RELEASING IN LOWER TEMPERATURE COMBUSTION

Li Jubin and Jiang Xiumin
(Northeast Institute of Electric Power,11000 Shenyang)
Wang Hong and Qiu Jianrong
(Key Laborotary of Coal Combustion,Huazhong University of Science
and Technology,430074 Wuhan)

　　ABSTRACT　Under the condition of lower heating rate and lower temperature combustion (300℃-550℃)，this paper studied the releasing characteristics of fuel NO_x and organic sulfur on four different size samples taken respectively from the two kind coal of Heshan and Jincheng by applying the apparatus of horizontal tube type electric heating furnace and obtained some qualitative relations about them. On the other hand,the paper analyzed the effects of CO on restraining NO_x and SO₂ releasing and the releasing characteristics of NO_x and SO₂ under micro-pulverized coal combustion.
　　KEY WORDS　pulverized coal,particle size,fuel NO_x,organic sulfur releasing

　　0　引言

　　煤粉燃烧过程中，产生NO_x的方式包括：热力NO_x、瞬时NO_x和燃料NO_x.研究表明，燃料NO_x大约占煤燃烧中总NO_x排放量的80%左右.其中，燃料中的氮又可以分为挥发分氮和焦炭氮两部分.^［1］在燃烧过程中，挥发分氮的主要中间产物是HCN和NH₃，最后生成NO和N₂；焦炭氮的中间产物主要是HCN.本试验证明，在煤燃烧过程中煤粉的颗粒粒度对煤燃烧过程中燃料NO_x的生成特性有很大影响.
　　煤中硫元素有两种存在形式，即有机硫和无机硫.研究表明，煤阶越高煤中有机硫的含量也越多，通常来讲，有机硫约占60%以上.^［2］在煤燃烧的过程中有机硫的析出温度较低，通常在550℃以内即可全部以SO₂的形式析出.同时文献［2］还指出，在煤燃烧过程中，有机硫和无机硫之间是动态的、可以转化的.本试验发现：煤粉的颗粒粒度对煤燃烧的过程中有机硫和无机硫之间的转化有重要影响，而进一步影响煤燃烧中SO₂的生成特性.
　　超细化煤粉燃烧方式是近年来新兴的一种煤燃烧方式，该项研究在日本已进入工业应用试验阶段，研究表明煤粉超细化燃烧方式可以很大程度上降低电站NO_x的排放.^［3］本文还研究了以CO为主的还原气氛在煤燃烧过程中对固氮和固硫所产生的影响，以及煤粉超细化燃烧方式下NO_x和SO₂的生成特性.

　　1　实验部分

　　煤样的制备过程如下：将采集的一定量合山与晋城煤经过洗涤、烘干、碾磨后制成分析基煤样.
　　合山和晋城煤的工业分析与元素分析见表1.

表1　合山和晋城煤的工业分析与元素分析
　Table 1　Proximate and ultimate analysis of Heshan
and Jincheng

图1　实验装置示意图
Fig.1　Schematic diagram of experimental equipment

图2　合山煤燃料NO_x的生成随时间的变化关系
Fig.2　Variation of fuel NO_x releasing of Heshan coal with time

图3　晋城煤燃料NO_x的生成随时间的变化关系
Fig.3　Variation of fuel NO_x releasing of Jincheng coal with time

图4　NO_x生成量与颗粒粒度的关系
Fig.4　Relationship between NO_x releasing and partical size

图5　合山煤燃烧过程中CO生成量随时间的变化关系
Fig.5　Variation of CO₂ releasing of Heshan coal with time in combustion

图6　晋城煤燃烧过程中CO生成量随时间的变化关系
Fig.6　Variation of CO releasing of Jincheng coal with time in combustion

图7　合山煤与晋城煤CO生成量与颗粒粒度的关系
Fig.7　Relationship between CO relesing and particle
size for Heshan and Jincheng coal

图8　合山煤燃烧过程中SO₂生成量随时间的变化关系
Fig.8　Variation of SO₂ releasing of Heshan coal with time in combustion

图9　合山煤与晋城煤SO₂生成量与颗粒粒度的关系
Fig.9　Relationship between SO₂ relesing and
particle size for Heshan and Jincheng coal