添加木质素对污泥热解过程氮转化的影响

利用热重-质谱联用仪(TG-MS)在线检测添加不同比例木质素的污泥热解和主要含氮气体释放特性,并利用傅里叶红外光谱仪(FTIR)在线检测热解过程固体残焦表面官能团的变化规律,分析木质素对污泥热解过程氮转化的影响,从而揭示氮的迁移机理。结果表明:污泥热解过程NH_3的生成主要来自蛋白质的脱氨作用,加入木质素后热解过程中产生了大量羰基,抑制了氨基酸的分子内环化和分子间缩聚反应,而促进了直链酰胺的生成,最终在OH自由基攻击下转化成HNCO和HCN;NH_3的增加并非来自HCN和OH的反应,而是由未缩合的氨基脱除生成;另外,添加40%左右的木质素对于减少污泥热解过程中NO_x前驱物的排放有积极意义。     

神府煤热解中试过程中硫、氮迁移分布探讨

在低阶煤新型热解工艺中试研究的基础上,探讨了不同温度条件下煤热解过程中硫、氮在半焦、焦油、煤气三大产品中的迁移分布情况。研究结果表明:煤中硫、氮的迁移直接受热解温度、煤阶以及硫、氮在煤中的赋存形式的影响;热解终温达到500℃后,硫的产物分布趋于稳定,大部分硫主要滞留于半焦中,焦油中硫的分布较少;热解终温达550℃时,有半数左右的氮仍滞留于半焦中,释放出的含氮产物中,HCN和NH_3所占的比例较少,大部分以焦油氮和N_2的形式分布于热解产物中。     

矿物质对煤转化过程中含氮物迁移的影响

综述了煤本身所固有的矿物质和外来添加物在煤热解、气化过程中的作用,主要针对煤中氮的形态变化和迁移规律进行了讨论.煤中的含氮物在热解气化过程中以HCN、NH3 N2等形式释放于气相产物之中,还是以大分子杂环化合物形式残留于煤焦和焦油之中,煤中固有的矿物质和添加剂对其在各形态间的分配比例具有较大影响.含Fe、Ca等金属元素的化合物是对含氮物迁移转化存在明显作用的代表性物质,同时对Fe、Ca在煤氮催化转化生成N2中的可能机理和在氮氧化物形成之前进行其前驱体的抑制进行了分析.     

煤中矿物质对热解过程N化物的影响

通过介绍煤中N的赋存形态以及热解过程中产生的主要含氮气相物,详细的分析了矿物质对氮化物在热解过程中的作用,以及对NH_3、HCN和其他氮化物释放含量的影响,从而总结出矿物质铁在热解过程中对氮化物的影响起到积极作用。     

不同变质煤热解和气化中燃料氮的转化规律

利用水平管式炉对不同变质程度煤进行了热解和气化实验,并利用傅里叶红外气体分析仪对热解和气化过程中主要含氮产物的释放规律进行了研究.结果发现,煤的变质程度对煤热解和气化过程中HCN的释放具有重要影响,而对NH3的释放影响较小.对于低变质程度煤来说,挥发分含量较高,而挥发分的深度裂解是HCN产生的主要来源.因此,低变质程度煤热解过程中转化为HCN的燃料氮份额高于高变质程度煤;对于不同变质程度煤在热解过程中转化为NH3的燃料氮份额则大致相当.对不同变质程度煤在CO2气氛条件下气化反应过程中含氮产物生成规律的研究发现,焦炭氮几乎全部转化为NO;转化为NH3的燃料氮份额有所增加;除印尼褐煤外,转化为HCN的燃料氮份额也有所增加;此外,对CO2气化过程中NO的生成机理进行分析,认为焦炭氮的直接氧化可能是NO产生的主要来源.     

基于铁基载氧体的煤化学链气化还原过程中氮元素迁移行为

采用热重-质谱-红外联用技术（TG-MS-FTIR），Ar气氛下对煤进行化学链气化实验，实时分析还原过程热解阶段和水蒸气气化反应阶段的过程中固体质量变化和生成气体成分。使用X射线光电子能谱对固相产物进行表面元素分析，探究化学链气化还原过程不同阶段固相产物中氮赋存形态的变化。研究结果表明：载氧体对化学链气化还原过程不同阶段含氮气体释放均有影响。热解阶段载氧体促进自由基的生成，加速了一次热解阶段含氮气体的释放，高温下，载氧体促使NH₃转化为HCN；气化阶段载氧体的加入使半焦的石墨化程度降低，含氮气体释放速率增加。对固相产物中氮的赋存形态而言，载氧体会抑制热解阶段吡咯型氮的分解与转化，高温下，半焦的石墨化和有序化程度降低的同时，镶嵌在煤大分子里面的质子化吡啶裸露出来，质子化吡啶含量降低，吡啶型氮和吡咯型氮的含量大大提升。     

发生炉造气过程中NO_x及前驱体生成的探讨

结合煤气发生炉的造气原理和过程,对煤氮在发生炉热解、还原、燃烧过程中的转化以及NOx与前驱体的生成进行了定性的分析。指出发生炉热解、气化过程中,煤氮一部分转化为焦油;一部分以NH3、HCN、N2形式转化为煤气;另外一部分残存于灰渣中。通过分析,说明一段式发生炉、两段式发生炉和干馏式发生炉三种炉型在气化过程中,NH3、HCN和N2的生成量基本没有差异;NH3和HCN主要来源于气化过程;而热解过程次之,但干馏式发生炉在煤的热解过程中NH3和HCN的生成量最少。     

固体热载体煤热解过程中氮的迁移

在固体热载体煤热解实验装置上考察了石英砂、燃烧灰和气化半焦为热载体对煤热解过程中氮迁移的影响。固体热载体煤热解过程中,热解温度升高有利于煤中挥发分析出,可以促进煤中含氮官能团发生断键,利于氮的脱除。快速热解可促进煤中氮脱除生成HCN和NH_3。分别以石英砂、燃烧灰和气化半焦为热载体,研究表明:热载体中矿物质可促进焦油氮分解;通过气化半焦和脱矿物质气化半焦为热载体研究发现,气化半焦为热载体时,高比表面积和孔结构可延长在其表面停留时间,对焦油氮分解起主要作用。     

磷在污泥热解过程中的迁移转化

采用SMT方法研究磷在热解产物中的赋存形态和分布。结果发现,热处理促进污泥中有机磷（OP）向无机磷（IP）转化。热解温度在800℃以下时,污泥中的磷富集在热解后的污泥固体中。随热解温度升高,污泥中全磷（TP）、无机磷（IP）和磷灰石无机磷（AP）的含量均表现出逐渐升高的趋势,非磷灰石无机磷（NAIP）含量则表现出先升高再降低的趋势。热解温度升高会促使NAIP向AP转化,800℃时AP含量达到最大。污泥中NAIP的主要存在形式为磷酸铝盐和磷酸铁盐,磷酸钙盐含量随温度的升高逐渐增加。污泥中正磷酸单酯和焦磷酸盐受热转化为正磷酸盐,热解后的污泥中磷基本以正磷酸盐的形式存在。该结论为污泥的无害化、资源化利用提供了理论支持。     

添加木质素对污泥热解过程氮转化的影响

利用热重-质谱联用仪（TG-MS（在线检测添加不同比例木质素的污泥热解和主要含氮气体释放特性，并利用傅里叶红外光谱仪（FTIR（在线检测热解过程固体残焦表面官能团的变化规律，分析木质素对污泥热解过程氮转化的影响，从而揭示氮的迁移机理。结果表明：污泥热解过程NH₃的生成主要来自蛋白质的脱氨作用，加入木质素后热解过程中产生了大量羰基，抑制了氨基酸的分子内环化和分子间缩聚反应，而促进了直链酰胺的生成，最终在OH自由基攻击下转化成HNCO和HCN；NH₃的增加并非来自HCN和OH的反应，而是由未缩合的氨基脱除生成；另外，添加40%左右的木质素对于减少污泥热解过程中NO_x前驱物的排放有积极意义。     

磷在污泥热解过程中的迁移转化

采用SMT方法研究磷在热解产物中的赋存形态和分布。结果发现,热处理促进污泥中有机磷(OP)向无机磷(IP)转化。热解温度在800℃以下时,污泥中的磷富集在热解后的污泥固体中。随热解温度升高,污泥中全磷(TP)、无机磷(IP)和磷灰石无机磷(AP)的含量均表现出逐渐升高的趋势,非磷灰石无机磷(NAIP)含量则表现出先升高再降低的趋势。热解温度升高会促使NAIP向AP转化,800℃时AP含量达到最大。污泥中NAIP的主要存在形式为磷酸铝盐和磷酸铁盐,磷酸钙盐含量随温度的升高逐渐增加。污泥中正磷酸单酯和焦磷酸盐受热转化为正磷酸盐,热解后的污泥中磷基本以正磷酸盐的形式存在。该结论为污泥的无害化、资源化利用提供了理论支持。     

煤热解过程中氮、硫析出形态的研究进展

综述了煤中氮、硫元素的赋存形态及其在煤热解过程中析出形态的研究进展，讨论了温度、压力和煤阶等因素对氮、硫在热解产物中赋存形态的影响，同时给出了一些含氮、硫化合物的可能生成途径。指出应大力加强煤热解过程中氮、硫析出形态的研究，以实现煤的洁净利用。     

新疆高钙煤混烧对灰中含钙矿物熔融特性影响

选用一种高钙和一种高硅铝新疆煤,在沉降炉中进行不同比例的混煤和单煤燃烧实验。采用计算机控制扫描电镜（CCSEM）分别对燃烧后总灰矿物成分和粒径分布进行分析。基于CCSEM分析获取单颗粒灰成分数据,采用热力学平衡方法对灰中矿物液相比例进行计算,分析混煤燃烧对灰中含钙矿物熔融特性影响。结果表明,煤中有机结合态Ca极易与煤中其他矿物元素发生交互反应,交互反应后含钙矿物种类取决于煤中内在矿种类。混煤燃烧会促进灰中含钙硅铝酸盐向含钙复杂硅铝酸盐转化,同时促进含钙矿物的熔融。在低温条件下,混烧煤灰中熔融含钙矿物粒径分布受碱金属粒径分布影响;但是高温条件下,混烧促进熔融含钙矿物向大粒径煤灰迁移。     

含钙矿物对褐煤灰熔融特性的影响研究

采用酸洗脱钙和添加矿物质的方法,运用灰熔点测定仪研究了不同赋存形态的含钙矿物及含量对褐煤灰熔融特性的影响.结果表明,有机钙在灰化过程中生成的氧化钙微晶比含钙矿物质生成的氧化钙颗粒更易于与其他矿物质作用形成玻璃体或钙长石、钙黄长石等低熔点共融物,从而导致褐煤灰熔点的下降.两种褐煤灰的灰熔点都随CaO含量的增加先降低后升高,在CaO含量为30％～35％时达到最低值.随着CaO含量的增加,霍林河煤灰在SiO2-Al2O3-CaO三元相图中由高熔点的莫来石区移动到较低熔点的钙长石和钙黄长石区,最后到达灰熔点较高的硅酸二钙区;小龙潭煤灰由钙长石到钙黄长石区,最后达到硅酸二钙区.     

高氯准东煤中典型矿物元素对颗粒物生成的影响

在高温沉降炉上,进行了高氯高碱准东煤、低氯低碱准东煤和由低氯准东煤处理制得的调质准东煤在含不同浓度HCl的模拟空气中的燃烧实验。利用DLPI进行了颗粒物的分级收集,对其质量粒径分布和矿物元素分布特性进行了讨论分析。结果表明,高氯高碱准东煤的超细模态颗粒物生成量和峰值粒径均明显大于其他两种煤,其主要成分为Na和Cl。Ca的迁移特性与其形态密切相关,原煤中的Ca主要以无机矿物形式存在,主要迁移进入粗颗粒物而对超细颗粒物生成贡献较小。气氛中加入不同浓度HCl气体后,低钠煤和调质煤产生细颗粒物中Cl含量均升高,但生成量无显著变化。表明HCl并未显著促进矿物的气化,但会促进NaCl形式矿物蒸气的形成,进而促进成核形成超细颗粒物。     

高氯准东煤中典型矿物元素对颗粒物生成的影响

在高温沉降炉上,进行了高氯高碱准东煤、低氯低碱准东煤和由低氯准东煤处理制得的调质准东煤在含不同浓度HCl的模拟空气中的燃烧实验。利用DLPI进行了颗粒物的分级收集,对其质量粒径分布和矿物元素分布特性进行了讨论分析。结果表明,高氯高碱准东煤的超细模态颗粒物生成量和峰值粒径均明显大于其他两种煤,其主要成分为Na和Cl。Ca的迁移特性与其形态密切相关,原煤中的Ca主要以无机矿物形式存在,主要迁移进入粗颗粒物而对超细颗粒物生成贡献较小。气氛中加入不同浓度HCl气体后,低钠煤和调质煤产生细颗粒物中Cl含量均升高,但生成量无显著变化。表明HCl并未显著促进矿物的气化,但会促进NaCl形式矿物蒸气的形成,进而促进成核形成超细颗粒物。     

煤中重金属赋存对其释放行为影响的研究进展

为解决煤中重金属释放对环境污染和人类健康的危害,分析了煤中重金属的赋存形式及迁移行为对煤炭分选、燃烧、气化和热解过程的影响。研究表明,与矿物质赋存的重金属在分选过程中随灰分降低可大幅脱除,而以有机相赋存的重金属不易被脱除;煤高温转化过程中,有机结合态重金属比矿物结合态重金属更易挥发,后者挥发性受与之赋存的矿物种类影响。重金属在煤中赋存形式的研究手段主要有直接和间接2种方法,各有优缺点,可组合使用多种方法。研究重金属的赋存和迁移行为有助于从源头控制煤中重金属对环境造成的污染,热解过程有助于揭示有机态重金属元素的赋存状态。     

生物质/煤共气化协同作用的产生及强化机制

生物质中碱金属的催化作用是引起共气化协同作用的根本原因。然而,共气化过程中碱金属易与煤中矿物质反应生成硅铝酸盐等没有催化活性的物质,导致不能发挥出有效的催化作用。因此为了部分抑制共气化过程中生物质碱金属的失活,强化协同作用,通过固定床热解、共热解焦水蒸气气化实验,考察了小麦秸秆和晋城无烟煤共气化过程的反应性和协同作用,并通过添加钙基添加剂的方式,强化了协同作用,提高了共气化反应速率。研究发现共热解焦在气化过程中虽然表现出协同作用,但仍然存在K的失活。考察了钙基添加剂的种类、添加量、添加顺序等对共气化反应的影响,结果表明：钙基添加剂使共热解焦比表面积增大,碳结构无序化程度增强,活性位点增多,并通过与煤中SiO₂等矿物质的结合,部分阻止了K的失活,使共热解焦中水溶性K含量升高,反应速率提高。Ca(Ac)₂表现出最优的共气化反应促进作用,其最优添加量为7.5%。气化反应动力学的研究表明,Ca(Ac)₂的添加降低了共热解焦的气化反应活化能。修正随机孔模型(S-MRPM)适合描述小麦秸秆焦、晋城煤焦和共热解焦的气化反应特性,随机孔...     

煤中氮在热解过程中释放规律的数学模拟

以化学渗透模型(CPD)为基础构建煤的结构，以实验数据为基础，通过对煤中氮在热解阶段反应历程的描述，以及对NOx的主要前驱体HCN和NH3生成的动力学表达，建立了煤热解阶段氮释放的模型，将模型的计算结果与五种煤在管式固定床反应器中热解阶段形成HCN和NHx的测定结果进行比较，研究发现：模型能够相对准确的预测HCN形成(误差在20％以内)，但由于没有考虑惰质组的影响，对部分煤NHx的模拟误差较大(甚至超过50％)，模型也表达出在快速热解条件下随温度升高，HCN和NHx的生成量增加；随煤阶增加，HCN生成量减少；随惰质组含量增加，NHx的生成量增加的释放规律。     

Loy Yang褐煤热解过程中HCN和NH3形成的主要影响因素

引　言热解是煤燃烧和气化的初始步骤 ,作为煤有机成分之一的N在煤热解过程中将随挥发分的释放而转化为NH3、HCN和少量的HNCO等气态NOx 前驱物、N2 以及焦油N和焦N[1,2 ] ,这些NOx 前驱物及焦N在后续的燃烧、气化过程中将转化为NOx/N2 O或者N2 [3,4 ] .煤燃烧过程中释放的NOx/N