姜建勋JIANG Jian-xun

（长沙电力职业技术学院动力工程系，长沙 410131）

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

0 引言

生物质与煤混合燃烧是一种综合利用生物质能和煤炭资源的一种有效方式，煤与生物质混合进入CFB 锅炉燃烧有利于增加CFB 锅炉的热效率；减少煤的消耗量；降低NOX的排放。

NOX的排放对于燃烧生物质和无烟煤的CFB 锅炉来说，就是燃料燃烧过程中产生的燃料型NO 的最主要的生成量。当燃烧温度在850-900℃，对于CFB 锅炉来说，煤燃烧生成的NOX中，其中90%以上的属于NO，而NO2占到5%～10%，对于N2O 来说，只占l%左右。通过试验研究，燃烧温度达到900～1200℃时，生物质与煤混合燃烧试样燃烧不具备生成热力型NOX的条件，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质与煤混合在CFB 锅炉中燃烧时NO 排放特性。

1 煤与生物质燃烧时对NO 的排放特征

根据实验条件，将CFB 锅炉的炉膛温度控制在900℃以下时，分别加热煤、生物质和他们的混合物，并记录他们加热时NO 的排放特征，通过归纳整理，并绘制成曲线图，根据实验结果，进行单独燃烧时，通过分析NO 排放特征曲线，可以看出单一的煤进行燃烧时，无烟煤的NO 释放曲线均形成较平一，同时形成一个NO 释放峰；燃烧单一生物质时，酒糟的NO 释放在一定程度上呈现明显的双峰结构，对于糠醛渣来说，NO 释放不均匀，但是，总体上呈现双峰趋势，其余生物质都是一个NO 释放峰，与煤相比，释放时间较短，并且主要集中在燃烧前期。总的来说，在挥发分的析出与着火的燃烧前期阶段主要生成NO。由于煤的挥发分较低，灰分较高，因此氮析出较为平缓，并且前期的峰值较小；对于生物质来说，由于挥发分较高，灰分较低，燃烧强度大，所以，燃料NO 的排放通常情况下集中在燃烧的前期，所需要的时间较短。

对NO 的排放特征释放曲线进行积分，可得各种试样的NO 释放积分值，通过计算转化率，并将NO 释放转化率结果绘制成曲线图，可以看到，单一煤和生物质样品的NO 排放总量则与样品自身含氮量无明显的规律性。

对于不同的试样来说，煤和生物质的NO 转化率总体趋势随着样品中含氮量的增大而减小。与试样中氮含量理论计算出的NO 理论排放量相比，在燃烧过程中，实际上煤和生物质排放出的NO 量要小。其原因主要是试样中的氮没有全部转化为NO，还有一部分转化成N2。

2 生物质在煤中不同掺混比例对NO 排放的影响

对于生物质混无烟煤在CFB 锅炉燃烧过程中NO 排放规律，将CFB 锅炉炉膛温度控制在900℃以下，通过对无烟煤与瓜子皮、甘蔗渣、糠醛渣、酒糟、梧桐木和玉米芯混烧时NO 排放特性进行研究分析，同时绘制成相应的曲线。根据实验结果可以看出，NO 排放随着生物质加入比例的增大，对于大部分生物质混煤来说，NO 释放峰均由一个平坦的变为两个，并且在一定程度上第一个NO 释放峰有增大趋势，进而充分说明NO 的释放是交错进行的，且各组分之间对生成NO 的过程产生相互作用和影响；NO 释放因加入生物质而提前，释放所用时间缩短，NO 排放基本完毕的时间随着生物质加入比例的增大逐渐变短。

通过对NO 排放各释放曲线进行积分处理，进而在一定程度上得到无烟煤混烧生物质的NO 释放积分值，同时求得NO 的转化率。可以看出，在总体上，NO 排放总量随着加入生物质比例的不断增大出现减少的趋势；NO 排放总量随着酒糟加入比例的增大出现先增大后减小的趋势，通常情况下，这是由于酒糟自身含氮量和挥发分释放产生的还原气体在相互作用下造成的。总体来说，含氮量发挥了重要作用。

3 结论

无烟煤单一煤燃烧时，形成较平坦的一个NO 释放峰；单一生物质燃烧时，除酒糟和糠醛渣外，生物质皆为一个NO 释放峰，对于酒糟来说，NO 释放明显呈双峰结构，糠醛渣的NO 释放不均匀，但是，在总体上还是呈现双峰趋势；与无烟煤相比，在时间方面，生物质的NO 释放比较短，主要集中在燃烧的前期。单独燃烧煤和生物质时，煤和生物质的NO 转化率随着样品含氮量的增大其总体呈减小趋势，与样品自身含氮量相比，NO 排放总量无明显的规律性。当生物质与无烟煤进行混合燃烧时，生物质的加入在一定程度上使得NO 释放提前，释放时间缩短，NO 排放时间随着生物质比例的增大越来越短。除酒糟外，随着生物质比例的增大，NO 排放总量呈下降趋势，而对于含氮量大于煤的酒糟，NO 排放总量则是先增大，后减小。

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