生物质与煤共燃对循环流化床锅炉燃烧排放物的影响

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1、第35卷第12期华电技术V0l_35No．122013年l2月HuadianTechnologyDee．2013生物质与煤共燃对循环流化床锅炉燃烧排放物的影响易祖耀(华电郑州机械设计研究院有限公司，河南郑州450015)摘要：利用AspenPlus建立生物质与煤在循环流化床锅炉共燃的模型，在不同掺烧比例、燃烧温度、含水率、空燃比条件下，研究了生物质与煤混合燃烧时燃烧产物的排放规律。结果表明，燃烧产物NO，NO，SO：，CO，CO的排放量均随生物质水分的增加而减少，而s0，，H：O随生物质水分的增加而增加；燃烧温度随空燃比的增加呈现先升高后降低的趋势，在空燃比值

2、为6时燃烧温度最高；不同温度下，硫释放特性有较大的差别，s0的体积分数随温度的升高而单调减少，NO的体积分数随温度的升高先增加后减小；随着掺烧比例的增加，s0：及NO的排放量呈下降趋势。关键词：煤；生物质；共燃；空燃比；燃烧温度；污染物中图分类号：TK223．7文献标志码：A文章编号：1674—1951(2013)12—0073—04在循环流化床锅炉中的燃烧情况，研究了生物质掺O引言烧比例、燃烧温度、生物质含水率、空燃比对燃烧产在燃煤电站的发电过程中，排放的烟气污染物物的影响，为今后生物质与煤在循环流化床锅炉中给环境带来了极为严重的污染，并制约了社会经济燃烧产

3、物的优化排放提供理论参考。的发展与人类的生存。面对这种严峻的形势，迫切要求寻找新的能源，以逐步减少和替代化石能源的1研究对象使用。生物质能源是一种清洁可再生能源，生物质选取的生物质燃料为秸秆，与开滦洗中煤混燃，能源与太阳能、风能等可再生能源相比具有可存储、按0％，10％，20％和30％的掺烧比例与煤进行混产量稳定等优势J。燃。掺烧比例定义为生物质占输入锅炉热量的百分生物质与煤在循环流化床锅炉内掺烧，是一种数。秸秆与煤的元素分析、工业分析及低位发热值高效利用生物质的途径。近些年来，许多学者对见表1。生物质与煤混燃产生的污染物排放特性进行了研表1秸秆与煤的燃料特性

4、究。CuipingWang等利用TG—FTIR技术研究了麦秸与无烟煤掺混燃烧的情况，在污染物排放量随温度逐渐上升条件下，得出麦秸掺混比例为60％时污染物排放量最少的结论。S．Munir等对煤粉与生物质在燃煤锅炉上进行了混燃实验研究，得到了掺烧生物质可使NO排放量降低的结论。张小英等在小型循环流化床实验台上对谷壳与煤混燃排放SO的研究发现，谷壳与煤的质量比由0％变化至25％时，燃烧产物sO的体积浓度由300L／L降为120I／L。徐金苗等利用管式炉FTIR二氧化硫检测系统，分别对煤与玉米秸秆和树皮在不同混燃比下混烧时SO的释放规律进行了研究，结果2混燃模型的建立

5、表明：混燃比例为50％是最佳值，随着混燃比的增2．1AspenPlus软件简介加，s0开始释放的时间逐渐提前，释放时间也逐渐AspenPlus是大型通用流程模拟软件，在能源减少。行业应用较早，OngiroA在1996年用Aspen模拟本文利用AspenPlus软件模拟了生物质与煤粉了蒸汽热电联产电厂热力学模型，并且用105MW收稿日期：2013—10—13电厂的实际运行数据验证了模型的可靠性。R．so．·74·华电技术第35卷tudeh．Gharebaaghl8用ASPEN模拟了循环流化床中flow设为100kg／h，而空气的预设质量流量为1200煤的燃烧反应

6、。kg／h。利用灵敏度分析对燃烧产物进行模拟，以通本文所建立的}昆燃模型基于AspenPlus的平入空气的质量流量为操作变量，产物的体积分数为台，用来模拟秸秆与煤混合燃烧的模型由预反应器结果变量，为使模拟结果对比明显，空气质量流量变(RYIELD)和燃烧器(RGIBBS)2个反应器组成。预化范围取为100～1500kg／h，即空燃比在1～15内反应器主要把固态的生物质和煤粉分解成气态的元变化，则其产物的体积分数和燃烧温度均随空燃比素分析成分，此过程用Foaran语言编写的程序实现的变化而改变，从而得到模拟结果。模块功能。分解后的混合成分在燃烧器中与空气进3．1

7、秸秆含水率的影响行燃烧反应。燃烧器出口布置有一分离器(SS-目前国内已运行的流化床锅炉所掺人的生物质PLIT)，其作用是把产物中的气体和固体分离，模型燃料普遍含水量高，特别是秸秆类燃料人炉水分在如图1所示。30％～50％之间。随着生物质含水量的增加，烟气成分会发生一系列的改变。本文研究的燃烧产物主要有NO，NO2，SO2，SO3，CO，CO2，H20。在1200qC恒温、掺混比例为10％的条件下，得到了秸秆含水率为10％，20％，30％时的模拟结果，将数据处理后，燃烧产物随生物质含水率的变化曲线如图2—4所示。漠图1生物质和煤混燃过程模型简图垃2．2参数设置预

8、反应器和燃烧器均采用常压(取101．3