[发明专利]一种模拟分解炉分级燃烧的实验系统及方法

说明书

本发明公开了提供了一种模拟分解炉分级燃烧的实验系统及方法，模拟分解炉分级燃烧的实验系统包括不同气体气瓶、气体流量控制仪、混气装置、管式高温炉、反应产物收集装置、生料入口、主燃料入口、分级燃料入口、分解炉石英管模型、烟气分析仪和显示设备，实验方法为通过对分级燃料入口的闭合控制以及对气体流量计的控制可实现不同燃料分级方案、不同空气分级燃烧方案以及不同燃料分级与空气分级燃烧共同实施方案进行热态实验模拟实验。通过计算并对比各方案脱硝率、生料分解率及燃料燃烬率。本发明使用方便，可对不同的分解炉分级燃烧方案进行热态实验模拟，解决了分解炉分级燃烧在方案设计过程中热态实验模拟难以实施的问题。

技术领域

本发明涉及模拟分解炉仿真技术领域，具体涉及一种模拟分解炉分级燃烧的实验系统及方法。

背景技术

随着我国现代化进程的不断加快，环境污染问题逐渐受到社会关注。伴随着我国水泥产量的节节攀升，水泥生产已成为我国NO_x排放的重要污染源之一，仅次于火力发电和汽车尾气之后居第三位。2014年我国《水泥工业大气污染物排放标准》的颁布则使得各地水泥厂进行NO_x的减排的任务显得尤为艰巨。对于分解炉NO_x的减排，一般采用选择性催化还原SCR、选择性非催化还原SNCR以及分级燃烧技术。但SCR运行成本较高，而SNCR的使用则存在一定的温度窗口，且上述两方法均可能造成氨水的泄露，带来新的污染。分级燃烧技术则因其脱硝效率高，且运行成本低，不需要对分解炉进行大的改造而备受青睐。

分级燃烧主要分为燃料分级燃烧和空气分级燃烧，两者均能在炉内形成煤燃烧的不完全燃焼区域，使得相应的区域产生一定量的还原气氛，从而对炉内NO_x进行还原，此外还能在一定程度上抑制煤粉燃烧生成的NO_x，是一种经济实用的NO_x减排途径。但实际运用过程中，由于各水泥厂分解炉构造的不同以及实际生产中各物料入口条件的不同，从而给不同分解炉所对应的最优分级燃烧方案的确定造成很大的难度。若在实际正常运行的分解炉上进行不同分级燃烧方案的调试，这显然会对分解炉工况的稳定造成很大损伤。而采用数值模拟的方式进行不同分级方案的模拟亦存在一定不足，模拟过程中会存在对一些实验条件的理想模型化处理，此外对炉内部分边界条件的实际数据采集是困难的、炉内化学反应的数量及相互作用机理也是非常复杂的。上述这些问题的出现会使得用数值模拟方法进行分解炉分级燃烧的模拟结果与实际结果出现较大偏差，从而给实际方案的实施带来不确定后果。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种模拟分解炉分级燃烧的实验系统及方法，实现对不同分解炉的不同的空气分级燃烧方案、不同燃料分级燃烧方案以及不同空气分级与燃料分级共同实施方案进行热态实验模拟，解决了分解炉分级燃烧在方案设计过程中热态实验模拟难以实施的问题，本装置使用方便。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种模拟分解炉分级燃烧的实验系统，包括第一管式高温炉、第二管式高温炉、第三管式高温炉、烟气分析仪和显示设备；第三管式高温炉管内设有分解炉石英管模型，第一管式高温炉和第二管式高温炉设置于第三管式高温炉下端，第一管式高温炉管内设有第一石英管，第二管式高温炉管内设有第二石英管和第三石英管，第一石英管、第二石英管和第三石英管分别与分解炉石英管模型底部联通；

第一管式高温炉外设有多个烟气气瓶和混气装置，烟气气瓶上设有气体流量控制仪，烟气气瓶通过管道经过混气装置混合得到模拟烟气，与第一石英管连接；

第二管式高温炉外设有两个空气气瓶，空气气瓶上设有气体流量控制仪，一个空气气瓶通过管道与第二石英管连接，另一个空气气瓶通过管道与第三石英管连接；