专利名称：无烟煤在热解中生成HCN/NH<sub>3</sub>与在锅炉中燃烧生成NO<sub>x</sub>的关联性的分析方法
技术领域：
本发明涉及一种无烟煤的分析方法，尤其涉及一种无烟煤在热解中生成hcn/nh3与在锅炉中燃烧生成NOx的关联性的分析方法，属于煤的热解成分分析和锅炉烟气污染物排放分析的技术领域。
背景技术：
氮氧化物(NOx)是ー种大气污染物,NOx对人类自身及生存环境的直接和间接危害也已远超其他污染物。燃煤锅炉是NOx的主要排放来源之一，在煤粉燃烧过程中生成的NOx几乎全是NO和N02。在煤粉热解及燃烧过程中，产生的HCN与NH3是两种重要的NOx前驱物，热解过程中煤中的氮转化成HCN/NH3与锅炉燃烧过程中煤中的氮转化成的NOx具有重要的关联性。 循环流化床锅炉与其他锅炉相比NOx排放量较低，但随着火电厂大气污染物排放标准的提高，循环流化床锅炉的燃烧已经无法满足对NOx排放的严格要求，国外很多循环流化床锅炉已经开始使用NOx脱除系统，循环流化床锅炉NOx的生成和破坏机理还有待进ー步完菩。目前对煤样热解时HCN/NH3的生成特性的研究及燃煤锅炉NOx生成特性的方法分别有报道研究，但对无烟煤样在快速热解条件下hcn/nh3的生成与燃用此煤样的循环流化床锅炉NOx生成的关联性的研究方法未见报道。
发明内容
本发明针对上述现有技术中存在的问题，提供了一种无烟煤在热解中生成HCN/NH3与在锅炉中燃烧生成NOx的关联性的分析方法，解决了现有技术中对无烟煤样在快速热解条件下HCN/NH3的生成与燃用此煤样的循环流化床锅炉NOx生成的关联性研究尚属空白的问题。本发明的技术方案包括如下步骤在高温沉降炉中进行三个试验エ况，分别将反应炉本体热解终温设置为830°C、880°C和930°C，煤粉量以恒定速率进入反应炉后，经历快速热解反应，测量产物中HCN和NH3的析出浓度，计算获得煤样中的氮在热解时生成HCN/NH3的转化率规律图；在循环流化床锅炉中进行三个试验エ况，維持锅炉给煤量稳定，分别将锅炉的密相区床温稳定在830°C、880°C和930°C，待锅炉燃烧稳定后，测量产物中的NO和NO2的生成浓度，计算获得煤样中的氮在循环流化床锅炉中燃烧时生成NOx的转化率规律图；将此无烟煤样中的氮在上述热解时生成HCN/NH3的转化率规律与无烟煤样中的氮在上述循环流化床锅炉中燃烧时生成NOx的转化率规律进行对比，分析两者的关联性。本发明的优点效果如下本发明方法研究相同温度背景下热解时HCN/NH3的生成与循环流化床锅炉锅炉燃烧生成的NOx之间的关联性，为循环流化床锅炉NOx的生成及控制机理的研究方法拓展了新的方向。
图I为830°C快速热解时HCN和NH3的生成浓度变化图。图2为880°C快速热解时HCN和NH3的生成浓度变化图。图3为930°C快速热解时HCN和NH3的生成浓度变化图。图4为不同温度快速热解时煤样中的氮的HCN转化率规律图。图5为不同温度快速热解时煤样中的氮的NH3转化率规律图。图6为循环流化床锅炉试验中床层温度变化图。图7为循环流化床锅炉试验中给煤量变化图。图8为循环流化床锅炉试验中空气量变化图。图9为循环流化床锅炉试验中NO生成浓度变化图。图10为循环流化床锅炉试验中NO2生成浓度变化图。图11为循环流化床锅炉试验中煤样中的氮生成NOx的转化率规律图。图12为不同温度时煤样中的氮生成NOx与生成的HCN/NH3的转化率规律对比图。图13为不同温度时煤样中的氮生成NOx与生成其前驱物的转化率规律对比图。
具体实施例方式本发明參照附图、附表，结合具体实施例，进行详细描述如下。实施例在无烟煤样的快速热解试验中，试验系统为高温沉降炉试验台，主要设计參数见附表I ;热解产物中HCN和NH3的生成浓度测量仪器为在线便携式傅立叶变换红外光谱(FTIR)气体分析仪(GASMET-DX4000)。三个试验エ况，炉本体终温为830°C、880°C和930°C，煤粉量mQ的给料率8mg/s，经历快速热解反应，测量产物中HCN和NH3的生成浓度P ' v如附图1、2及3所示，再结合表
3中的试验时间t，通过公式P =O dp ，计算试验中生成的HCN和NH3的体积浓度Pv
M
见表3 ；NH3和HCN的相对分子质量M是17和27，再通过公式Pm = Pv x ，计算试验中
生成的HCN和NH3在标况下的质量密度P m见表3 ;按表I中反应炉的容积V = O. 003336m3
及表3中热解温度t/C，通过公式
权利要求
1.无烟煤在热解中生成HCN/NH3与在锅炉中燃烧生成NOx的关联性的分析方法，其特征在于包括下述步骤在高温沉降炉中进行三个试验エ况，分别将反应炉本体热解终温设置为830°C、880°C和930°C，煤粉量以恒定速率进入反应炉后，经历快速热解反应，测量产物中HCN和NH3的析出浓度，计算获得煤样中的氮在热解时生成HCN/NH3的转化率规律图；在循环流化床锅炉中燃烧无烟煤进行三个试验エ况，維持锅炉给煤量稳定，分别将锅炉的密相区床温稳定在830°C、880°C和930°C，待锅炉燃烧稳定后，测量产物中的NO和NO2的生成浓度，计算获得煤样中的氮在循环流化床锅炉中燃烧时生成NOx的转化率规律图；将此无烟煤样中的氮在上述热解时生成HCN/NH3的转化率规律与无烟煤样中的氮在上述循环流化床锅炉中燃烧时生成NOx的转化率规律进行对比，分析两者的关联性。
2.根据权利要求I所述的无烟煤在热解时生成HCN/NH3与在锅炉中燃烧时生成NOx的关联性的分析方法，其特征在于包括下述步骤高温沉降炉的三个试验エ况，分别将炉本体终温设置为830、880和930°C，采用99.99%的高纯氮气作为反应气和煤粉携带气，煤粉量mQ以恒定速率8mg/s进入反应炉本体后，经历快速热解反应，产生的气体产物经取样系统处理后，进入在线便携式傅立叶变换红外光谱气体分析仪，測量产物中HCN和NH3的生成浓度P ' v，通过公式
全文摘要
本发明涉及一种无烟煤在热解中生成HCN/NH3与在锅炉中燃烧生成NOx的关联性的分析方法。首先在高温沉降炉试验台上，让煤粉分别在不同温度下热解，测量产物中HCN和NH3的生成浓度，再计算出煤样中的氮在热解时生成HCN/NH3的转化率规律；其次在循环流化床锅炉中，让煤粉燃烧在不同床层温度下运行，测量锅炉烟气中NOx的生成浓度，再计算出煤样中的氮在燃烧时生成NOx的转化率规律；最后将煤样中的氮在快速热解时生成HCN/NH3的转化率规律与煤样中的氮在循环流化床锅炉中燃烧时生成NOx的转化率规律进行对比，以此方法能够获得无烟煤中的氮在循环流化床锅炉中燃烧生成的NOx与无烟煤中的氮在热解中生成NOx前驱物HCN/NH3的关联性。
文档编号G01N33/22GK102721797SQ201110282689
公开日2012年10月10日 申请日期2011年9月22日 优先权日2011年9月22日
发明者张戟, 张永兴, 曾光, 赵志强, 魏来 申请人:东北电力科学研究院有限公司, 辽宁东科电力有限公司, 辽宁省电力有限公司