【摘要】： 生物質(zhì)是一種非常重要的可再生清潔能源。隨著能源與環(huán)境危機(jī)的日漸惡化,廢棄生物質(zhì)資源的綜合利用已經(jīng)成為亟待解決的課題,也是我國目前可再生能源領(lǐng)域的重要研究方向之一。在生物質(zhì)高溫氣化過程中,生物質(zhì)中固有氮(簡稱燃料氮)通�？梢赞D(zhuǎn)變?yōu)槎喾N形式,如氮?dú)�、氣相污染物或者污染物前體(包括NH3、HCN和NOX等)是影響生物質(zhì)氣化應(yīng)用系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計與污染物控制等方面的重要因素之一,也是目前學(xué)術(shù)研究領(lǐng)域的焦點(diǎn)課題之一。 本文針對生物質(zhì)氣化過程中燃料氮的遷移演化行為進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和理論研究。建立了一個小型流化床生物質(zhì)氣化裝置,提出了氮平衡方法來研究定量化N2含量。在進(jìn)行元素分析、工業(yè)分析和色譜分析等測試的基礎(chǔ)上,總結(jié)獲得了不同生物質(zhì)燃料氮的存在形式。結(jié)合大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),重點(diǎn)分析了不同當(dāng)量比、反應(yīng)溫度、生物質(zhì)種類等條件下,各種氣化產(chǎn)物的質(zhì)量百分比分布情況與變化規(guī)律,由此歸納分析出燃料氮的主要遷移演化途徑,尤其是揭示了NH3與N2之間的轉(zhuǎn)換反應(yīng)對于整個燃料氮演化進(jìn)程的決定性作用。 建立了一個小型生物質(zhì)熱解氣化裝置。通過大量的熱解實(shí)驗(yàn),測試了生物質(zhì)熱解產(chǎn)物中揮發(fā)分組成以及含氮組分濃度,獲得了不同熱解條件(氣化溫度、生物質(zhì)種類)對生物質(zhì)熱解過程中燃料氮遷移演化的影響規(guī)律。就生物質(zhì)化學(xué)組成結(jié)構(gòu)對熱解產(chǎn)物的影響進(jìn)行了深入分析,并與煤炭熱解進(jìn)行了對比,揭示了以氨基酸形式賦存的生物質(zhì)燃料氮(弱C-N鍵)遷移演化的重要機(jī)理,同時還初步分析了HCN、HCNO等成分的產(chǎn)生形成對燃料氮演化過程中的各種貢獻(xiàn)。在上述研究結(jié)果基礎(chǔ)上,首次提出了生物質(zhì)氣化過程中燃料氮較為完整的遷移演化路徑圖,具有比較重要的理論指導(dǎo)意義。 初步建立了流化床生物質(zhì)氣化反應(yīng)器中燃料氮遷移演變過程的動力學(xué)模型,其中考慮了6個總體化學(xué)反應(yīng)、31種組分以及70個單元化學(xué)反應(yīng),并采用4階自適應(yīng)變步長Runge-Kutta方法進(jìn)行方程離散和數(shù)值求解,有效地改善了計算過程的收斂性。在典型氣化參數(shù)條件下,對模擬計算結(jié)果和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)之間進(jìn)行了對比分析。在此基礎(chǔ)上,通過動力學(xué)模型計算分析了氣化過程中主要構(gòu)成組分含量與反應(yīng)溫度、當(dāng)量比等影響參數(shù)之間的相互依賴關(guān)系,同時還對空氣氣化過程中燃料氮遷移演化區(qū)別進(jìn)行了深入分析,分析了相關(guān)含氮?dú)怏w濃度的變化差異以及內(nèi)在機(jī)理,包括反應(yīng)物濃度降低而引起的化學(xué)反應(yīng)速率減慢、炭表面活性降低、滯留時間延長等諸多因素,這對于進(jìn)一步理解生物質(zhì)燃料氮遷移演化機(jī)理奠定了良好基礎(chǔ)。
【圖文】：

圖1.1我國生物質(zhì)燃燒NOx排放區(qū)域分布圖(0.2ox0.2o，單位:U網(wǎng)格)Fig1.1NOxDistributionofBiomassCombustionin2000(0.2*0.2unit:燈grid)圖1.2生物質(zhì)燃燒N()x排放季節(jié)變化特征Fig1.2NOxVariationduringBiomassCombustion表1.1我國生物質(zhì)燃燒排放50:和NOx量Table1.1502andNOxbyBiomassCombustioninChina健區(qū)一蔽廠一尸蔽孑一一系廠~一甲爵廠-一蔽廠一下蔽一一飛萬一一藻不一北京九C二5舒郊心:犯5二飛鴻。三夭津河北山紅內(nèi)穿古遼寧吉材黑龍江上海‘江劣浙江安徽工13‘歇書2腸蘇夕夕侶義沉粉IC藝會三之13p〔，即〔書夕龍3蘇51三二一，21勢16，公1卜“二322冬犯弓東4夕丁公另33下渭9鄉(xiāng)，石心二41252公偽夕1夕之1七莎5司襯書科乙弓弓‘助13幾王556:，夕一t嘗之O勻96幾犯飛科三叫名~卯1飛奮三IC39￡3二三刃1二4獷飛9目之139端刃璐二工-6望，60王多二二三394名612，6一2仁5幾名5二幾王笑二;l衛(wèi)乃叫l(wèi)書5夕二1弓二1了5科二2群5:二。卜

圖1.1我國生物質(zhì)燃燒NOx排放區(qū)域分布圖(0.2ox0.2o，單位:U網(wǎng)格)Fig1.1NOxDistributionofBiomassCombustionin2000(0.2*0.2unit:燈grid)圖1.2生物質(zhì)燃燒N()x排放季節(jié)變化特征Fig1.2NOxVariationduringBiomassCombustion表1.1我國生物質(zhì)燃燒排放50:和NOx量Table1.1502andNOxbyBiomassCombustioninChina健區(qū)一蔽廠一尸蔽孑一一系廠~一甲爵廠-一蔽廠一下蔽一一飛萬一一藻不一北京九C二5舒郊心:犯5二飛鴻。三夭津河北山紅內(nèi)穿古遼寧吉材黑龍江上海‘江劣浙江安徽工13‘歇書2腸蘇夕夕侶義沉粉IC藝會三之13p〔，即〔書夕龍3蘇51三二一，21勢16，公1卜“二322冬犯弓東4夕丁公另33下渭9鄉(xiāng)，石心二41252公偽夕1夕之1七莎5司襯書科乙弓弓‘助13幾王556:，夕一t嘗之O勻96幾犯飛科三叫名~卯1飛奮三IC39￡3二三刃1二4獷飛9目之139端刃璐二工-6望，60王多二二三394名612，6一2仁5幾名5二幾王笑二;l衛(wèi)乃叫l(wèi)書5夕二1弓二1了5科二2群5:二。卜
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：TK6

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2635735