生物質(zhì)內(nèi)在金屬遷移對(duì)其再燃脫硝影響的研究

發(fā)布時(shí)間：2020-09-11 22:18

　　生物質(zhì)能源具有可再生、低碳排放的特點(diǎn),并且揮發(fā)分含量高,是一種良好的再燃脫硝燃料。生物質(zhì)內(nèi)含有豐富的金屬元素,再燃過程中金屬的遷移會(huì)影響其脫硝性能。因此,本文圍繞生物質(zhì)再燃過程中金屬遷移對(duì)生物質(zhì)熱解氣與焦炭脫硝性能的影響規(guī)律及機(jī)理展開研究,研究成果有助于指導(dǎo)生物質(zhì)再燃脫硝技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用。首先,采用固定床實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)開展稻稈焦炭脫硝實(shí)驗(yàn),研究了焦炭脫硝過程中內(nèi)在金屬的遷移規(guī)律及焦炭脫硝活性的演變規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)對(duì)焦炭脫硝起主要催化作用的內(nèi)在金屬元素為K。脫硝過程中K發(fā)生氣相釋放和固相轉(zhuǎn)化,溫度越高,金屬遷移越劇烈,具有催化活性的酸溶K的濃度降低越顯著,造成焦炭的脫硝活性下降。焦炭比表面積活性與焦炭內(nèi)酸溶K的濃度呈線性關(guān)系。在此基礎(chǔ)上,建立了描述焦炭脫硝過程中金屬遷移的總包反應(yīng)模型,并在隨機(jī)孔模型的基礎(chǔ)上引入了K遷移對(duì)焦炭脫硝活性的影響,建立了改進(jìn)型隨機(jī)孔模型,較好地描述了焦炭脫硝過程中活性變化。其次,通過恒溫反應(yīng)實(shí)驗(yàn)及程序升溫脫附等實(shí)驗(yàn),研究了內(nèi)在K催化焦炭脫硝的機(jī)理。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)K可以明顯促進(jìn)焦炭脫硝過程中含氧絡(luò)合物(C(O))的生成,但不改變其存在形式;無論是否有K,焦炭在脫硝過程中基本沒有含氮絡(luò)合物(C(N))的生成。基于實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析提出了K催化焦炭脫硝的可能機(jī)理。最后,采用柱塞流反應(yīng)器研究了模擬熱解氣的脫硝性能,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)熱解氣組分間存在協(xié)同脫硝效應(yīng)�；趯�(shí)驗(yàn)結(jié)果與反應(yīng)模型的計(jì)算與分析,明確模擬熱解氣中直接的脫硝組分為CH_4,H_2自身雖然脫硝效率低,但可以提高反應(yīng)區(qū)中自由基濃度,促進(jìn)低溫、低過量空氣系數(shù)時(shí)CH_3等基團(tuán)生成,從而提高了脫硝效率。CO自身脫硝效率低且不影響CH4脫硝。K、Na對(duì)含H_2的熱解氣脫硝影響的實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),在低溫低過量空氣系數(shù)時(shí)K、Na可以明顯地提高熱解氣脫硝效率,但在高溫高過量空氣系數(shù)時(shí)加入K、Na不能促進(jìn)熱解氣脫硝,甚至有略微的抑制作用;這是K、Na與H_2對(duì)反應(yīng)區(qū)內(nèi)自由基生成的綜合作用所致。K、Na的促進(jìn)效果與其化合物形式有關(guān),例如KOH的促進(jìn)效果優(yōu)于KCl。
【學(xué)位單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：TK6
【部分圖文】：

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