【摘要】：氮氧化物(NO_x)是主要大氣污染物之一,對人體健康和生態(tài)環(huán)境都具有嚴(yán)重危害。我國NO_x排放現(xiàn)狀十分嚴(yán)峻,控制燃煤過程N(yùn)O_x排放已刻不容緩。在眾多NO_x排放控制技術(shù)中,再燃(Reburning)以其經(jīng)濟(jì)有效性成為控制燃煤NO_x排放最具前景的技術(shù)之一。將生物質(zhì)作為再燃燃料應(yīng)用到再燃技術(shù)中,既能減少煤的利用,又能顯著降低燃煤NO_x排放,對于解決我國能源危機(jī)與環(huán)境污染問題都具有重要意義。 為充分了解再燃條件下生物質(zhì)還原NO_x過程,本文選取棉桿、稻桿和污泥三種生物質(zhì)作為研究對象,以固定床反應(yīng)器來模擬再燃區(qū),開展了系統(tǒng)的研究。首先通過實(shí)驗(yàn)研究了再燃條件下三種生物質(zhì)及其焦還原NO過程,考察了生物質(zhì)種類及再燃區(qū)氧濃度、溫度和初始NO濃度對NO還原率的影響。結(jié)果表明:再燃條件下,三種生物質(zhì)均能顯著降低NO排放濃度,相同條件下棉桿還原NO效率最高,稻桿其次,污泥相對較低;減小再燃區(qū)氧濃度、提高再燃區(qū)溫度和初始NO濃度,NO還原率提高;三種生物質(zhì)焦中,相同條件下棉桿焦還原NO效率最高,稻桿焦其次,污泥焦相對較低;再燃區(qū)存在一定低濃度氧、提高再燃區(qū)溫度,有利于焦對NO的還原;棉桿和稻桿還原NO過程中異相還原反應(yīng)貢獻(xiàn)較小,而污泥還原NO過程中異相還原反應(yīng)占主要地位。 然后,通過實(shí)驗(yàn)研究了再燃條件下生物質(zhì)熱解氣還原NO過程,考察了再燃工況條件對NO還原率的影響,并利用化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)模擬軟件對反應(yīng)過程進(jìn)行了數(shù)值模擬,結(jié)果表明:再燃區(qū)氧濃度是影響熱解氣還原NO效果的重要因素,再燃區(qū)存在最佳的氧濃度,使NO還原率達(dá)到最高;一定范圍內(nèi)提高再燃區(qū)溫度,生物質(zhì)熱解氣還原NO效率顯著提高;模擬結(jié)果顯示生物質(zhì)熱解氣中CH4、CO和H2都促進(jìn)了NO的還原,其中CH4對NO的還原起主要作用。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TK6
【圖文】：

生物質(zhì)熱解實(shí)驗(yàn)的條件為：生物質(zhì)樣品 10mg；載氣為高純 N2（99.9%），載氣流量為 100ml/min；升溫速率為 10℃/min，從室溫升至 900℃。棉桿、稻桿和污泥三種生物質(zhì)在實(shí)驗(yàn)條件下熱解的 TG 和 DTG 曲線分別如圖 2.1 所示。從圖 2.1 中可以看出，三種生物質(zhì)的熱解過程大致相同，可分為三個階段：第一個階段發(fā)生在熱解溫度低于 200℃區(qū)間內(nèi)，主要是生物質(zhì)中水分的析出過程，該階段內(nèi)生物質(zhì)熱解 TG 曲線變化緩慢，DTG 曲線起伏也較小；第二個階段發(fā)生在熱解溫度處于約 200~500℃區(qū)間內(nèi)，該階段內(nèi)生物質(zhì)中揮發(fā)分大量分解析出，從圖中可以看出，該階段內(nèi)生物質(zhì)失重明顯，DTG 曲線急劇變化，出現(xiàn)了明顯的峰；第三個階段發(fā)生在熱解溫度高于 500℃區(qū)間內(nèi)，主要是生物質(zhì)中殘留物的緩慢釋放過程，該階段內(nèi)生物質(zhì)失重趨于平緩，對于棉桿和稻桿，由于主要揮發(fā)分已析出完全，DTG 曲線幾乎呈一條直線，對于污泥，由于還存在有機(jī)物和礦物質(zhì)的分解[54]，DTG 曲線出現(xiàn)了一個較小的峰值。

發(fā)分析出的終止溫度相對較高，這可能與其中糖類等有機(jī)物的析出溫度較高有關(guān)[56]。三種生物質(zhì)中，棉桿最大熱解速率為-6.065%/min，而污泥最大熱解速率僅有-1.218%/min。不同生物質(zhì)由于揮發(fā)分含量不同，其熱解特性也存在差異。實(shí)驗(yàn)采用的三種生物質(zhì)中，棉桿揮發(fā)分含量為 68.12%，而污泥揮發(fā)分含量僅有 28.06%，因此棉桿的最大熱解速率明顯大于污泥。棉桿和稻桿的揮發(fā)分含量比較接近，因此二者的最大熱解速率也基本相同，但棉桿揮發(fā)分析出的起始和終止溫度、最大熱解速率對應(yīng)溫度都高于稻桿，這主要是由于棉桿中木質(zhì)素含量相對較高，而木質(zhì)素分解需要的溫度較高[57]。2.2.2.2 生物質(zhì)燃燒特性分析生物質(zhì)燃燒實(shí)驗(yàn)的條件為：生物質(zhì)樣品 10mg；燃燒氣氛為高純 N2（99.9%）和O2（99.9%），流量分別為 80 和 20ml/min；升溫速率為 20℃/min，從室溫升至 1100℃。圖 2.2 所示為實(shí)驗(yàn)條件下三種生物質(zhì)燃燒的 TG 和 DTG 曲線。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2740975