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A simplified model of nitric oxide emission from a circulating fluidized bed combustor

Authors


Abstract

A simplified mathematical model leading to a closed form of solution is developed for estimation of nitric oxide emission from a coal fired circulating fluidized bed (CFB) furnace. The furnace is divided into two sections: a lower section below and an upper section above the secondary air injection level. Reactions in the cyclone and the return leg are neglected. Furnace dimensions, coal feed rate, coal composition and furnace temperature are inputs to the model which was validated against several pilot scale and commercial units. Experimental results from two pilot plants and two commercial power plants agree with model predictions. A sensitivity analysis was carried out using the model to examine the effect of different operating parameters and coal properties on the overall NO emission from the furnace. It was found that excess air and furnace temperature are most important factors influencing the NO emission level. The primary to secondary air ratio influences the NO emission level reasonably. Properties of coal are other factors which affect the NO emission to a large extent. The model, though it invovles some simplification, predicts the overall emission of NO with a level of accuracy accepted in commercial operation.

Abstract

On a mis au point un modèle mathématique simplifié menant à une forme de solution fermée pour l'estimation de l'émission de bioxyde d'azote d'un four à lit fluidisé circulant (CFB) alimenté au charbon. Le four est divisé en deux sections: une section inférieure sous le niveau d'injection d'air secondaire et une section supérieure au-dessus de ce niveau. Les réactions dans le cyclone et la branche de retour sont négligées. Les dimensions du four, la vitesse d'alimentation en charbon, la composition du charbon et la température du four sont prises en compte dans le modèle, lequel a été validé par comparaison avec plusieurs unités commerciales ou à l'échelle pilote. Les résultats expérimentaux de deux usines pilotes et de deux centrales d'énergie électrique commerciales concordent avec les prédictions du modèle. Une analyse de sensibilité a été menée à l'aide du modèle afin d'étudier l'effet de différentes paramètres de fonctionnement et des propriétés du charbon sur l'émission globale de NO du four. Il est apparu que l'excès d'air et la température du four étaient des facteurs extrěmement importants influençant le niveau d'émission de NO. Le rapport de l'air primaire à l'air secondaire influence le niveau d'émission de NO raisonnablement. Les propriétés du charbon sont un autre facteur qui influe sur l'émission de NO dans une certaine mesure. Bien qu'il nécessite une simplification, le modèle prédit l'émission globale de NO avec un degré de précision accepté dans les applications commerciales.

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