生物质在高温下的动态热解及元素析出特性

利用管式炉在800~1 200℃的温度下对麦草、稻草和元宝煤进行高温热解,并通过红外光谱分析仪和氢气分析仪对析出气体的成分进行测量,研究结果表明:麦草和稻草的NH_3,HCN,H_2和主要烷烃气体的析出曲线均呈现为单峰状,其中,H_2最晚析出且析出时间最长;随着热解温度的升高,麦草和稻草的NH_3,CH_4和C_2H_4析出量均逐渐减小,H_2析出量逐渐增大且增速快于元宝煤,当热解温度约为1 100℃时,麦草和稻草的HCN析出量均达到最大值;当热解温度约为1 010℃时,稻草的C_2H_2和C_6H_6析出量最大,而麦草的C_2H_2和C_6H_6最大析出量对应的热解温度分别约为1 030,1 060℃;麦草和稻草析出气体的碳元素质量分数均随着热解温度的升高而逐渐减小,氢元素质量分数在热解温度为1 000℃时最小,氮元素质量分数在热解温度为900℃时最大,麦草析出气体的氧元素质量分数随着热解温度的升高而逐渐增大,而稻草析出气体的氧元素质量分数在热解温度为1 000℃时最大。     

煤质特性对快速热解中HCN释放的影响

在管式半携带半固定床反应器中，在600—1000℃范围内对6种煤质各异的原煤进行了快速热解HCN释放的研究．结果表明，热解温度、煤的灰分和氢含量对HCN的释放具有很大的影响，而煤氮向HCN的转化并不依赖于煤的含氮量．随着热解温度的升高，煤氮向HCN的转化率显著提高．原煤中氢含量越高，煤氮向HCN的转化率越高，说明热解过程中煤的供氢能力是决定HCN释放的重要因素．原煤中灰分越多，则煤氮向HCN的转化率越低，说明煤灰能够抑制HCN的生成或者能够促进HCN的分解．对原煤添加NaCl、CaCO3和二茂铁Fe(C5H5)2的热解研究表明，Na和Ca对于HCN释放的影响不明显，而Fe则显著降低了HCN的释放．     

自由落下床中稻草与煤高温快速共热解特性研究

在自由落下床中对稻草、神府烟煤、凤矿无烟煤以及稻草与两种煤的混合物进行高温快速共热解试验,考察不同热解温度、不同稻草质量掺混比下稻草与煤共热解过程中的协同作用。研究结果表明:随着稻草质量掺混比的增大,热解气总产率逐渐增大,热解焦产率逐渐减小;热解产物产率的实际值与理论值不同,800℃共热解时焦油产率高于理论值,协同作用促进焦油的生成;1000~1400℃时气体总产率高于理论值,协同作用促进气体的生成;在800℃时热解气中CO的生成受到抑制,高于1000℃时,共热解促进CO、H_2的生成。稻草与神府烟煤共热解焦的反应活性明显高于稻草与凤矿无烟煤共热解焦;当稻草质量掺混比为40%、60%时共热解焦活性降低,当稻草质量掺混比大于60%时,共热解焦的反应活性则逐渐提高。     

准东煤与玉米秆共热解特性及气体产物释放规律

利用热重-质谱联用(TG-MS)和原位漫反射傅里叶变换红外光谱(in situ DRIFT)等实验手段对准东煤与玉米秆的混合样品进行共热解实验,研究了共热解中主要小分子气体(H_2、CH_4、CO和CO_2)的释放规律,探讨了样品中官能团对小分子气体释放的影响。结果表明:准东煤与玉米秆共热解组分相互作用,当玉米秆与准东煤的掺混比K≤0.4时,加入玉米秆可以促进混合样品的热解失重,且K=0.2时促进作用最优,此时玉米秆中高含量的碱金属和热解时产生的大量H自由基会催化热解,能提高H_2、CO和CO_2小分子气体的生成量,并且强化去甲烷化反应;加入玉米秆促进了官能团的脱氢缩聚进程,大量含氧官能团会催化混合样品中半挥发性有机组分的裂解和重组。     

生物质热解过程中氮转化规律的试验研究

采用TG-FTIR联用技术在氩气氛围下研究稻草、麦秆、杨木3种生物质热解过程中4种主要的含氮组分NH3、HCN、HNCO及NO的释放特性,并考察焦炭-N的产率。结果表明:在所选取的3种生物质热解过程中,4种含氮组分的释放趋势均与TG-DTG曲线一致,热解后期(温度高于500℃)释放较少;不同生物质热解,4种含氮组分的释放规律有较大差异,且相对产量分布不同。3种生物质NH3和HCN的相对产量明显高于HNCO和NO,NH3最高,HCN次之,两者之和占70%以上。随着生物质中H/N质量比的增大,NH3的相对产量增加,HCN的相对产量先增加后减少,HCN/NH3物质的量之比逐渐减小。杨木热解过程中气相氮释放较少,燃料氮81.50%存在于焦炭中,而稻草和麦秆中大部分燃料氮随挥发分析出,焦炭氮产率分别为29.97%和33.45%。     

废橡胶和废纸热解过程NOx前驱体的生成

在固定床反应器中热解废橡胶和废纸,考察在不同热解终温和加热方式下NOx前驱体(HCN和NH3)的生成特性.研究结果表明,随着热解终温的升高,原料中的N转化为HCN和NH3的比例不断增加.以废橡胶为例,HCN和NH3的产率从400℃的0.5%分别增加到1000℃的7%和9%;加热方式对HCN和NH3的产率有明显的影响.实验条件下,非等温热解时,废橡胶在所有热解温度下HCN和NH3的产率均高于等温热解时的产率.     

污泥和脱灰污泥的热解特性及NOx前驱物的转化研究

利用热重-质谱联用技术(TG-MS)研究污泥及脱灰污泥热解特性及NH_3等含NOx前驱物释放规律,结果表明:污泥脱灰后,样品热解起始温度、NH_3、HCN、HNCO、CH_3CN等NOx前驱物析出温度均升高。同时,在750～900℃均并未出现明显失重,热解过程总失重率远远高于原污泥。由于脱灰污泥所含矿物质已被大部分脱除,不再留存于污泥及焦炭中,N_2在610℃后的高温段并未见析出。除此之外,HCN、HNCO、CH_3CN、H_2等气体均在高温段升高。     

烘焙预处理对高含氮木质废弃物气流床气化特性与含氮污染物分布的影响研究

在螺旋热解反应器上进行不同温度和停留时间下高含氮木废弃物的烘焙预处理,将烘焙后的固体产物进行气流床气化,考察烘焙对高含氮木质废弃物气流床气化特性与含氮污染物分布的影响,结果表明:烘焙预处理可提高气化产气的H_2/CO值与产气热值,降低碳转化率;烘焙后气流床气化产物含氮污染物浓度与直接气化有明显区别,其中NH_3与HCN的浓度均明显低于未烘焙气化,NH_3浓度由未烘焙时的708mg/m~3降至348mg/m~3,HCN浓度降低了27%。在较高的烘焙温度和较长的烘焙停留时间条件下,NH_3与HCN的浓度有所增大,但仍低于未烘焙气化。     

全烧高钠准东煤旋流燃烧器燃烧过程及钠迁移规律研究

利用CHEMKIN软件对烟气中钠反应机理进行简化,将优化后的32步基元反应与CFD软件结合,并对某为全烧准东煤而设计的旋流燃烧器进行了模拟分析。结果表明:该燃烧器运行中存在长轴为3 m、短轴为1.5 m的椭圆形稳定回流区;火焰呈"风包火"花瓣状,且在回流区后存在稳定的火焰区;在准东煤燃烧过程中,各种含钠物质分布空间和体积分数存在明显差异,在火焰区主要以Na(体积分数为30%)、Na_2SO_4(体积分数为25%)、NaCl(体积分数为20%)和NaOH(体积分数为10%)形式存在,而在燃烧室出口主要以Na_2SO_4(体积分数为43%)、NaCl(体积分数为30%)和Na_2Cl_2(体积分数为24%)3种形式赋存;钠迁移行为大致可分为钠释放阶段(0.28～0.37 s)、快速反应阶段(0.37～0.95 s)及Na_2SO_4生成阶段(0.95 s以后)3个阶段。     

热解条件对褐煤汞析出和汞形态分布的影响

将固定床程序热解装置与Hg~0在线分析系统耦合,考察了热解条件对XLT褐煤热解过程中汞的析出规律和形态分布的影响.结果表明,在热解温度为800℃时,XLT褐煤中汞的释放率均达到92%以上,载气流量和粒径大小对煤中汞的释放几乎无影响.热解温度是影响煤热解过程汞释放的主要因素,Hg~0是热解气中气态汞的主要存在形态.随着热解温度的提高,汞释放率的增加幅度逐渐变缓,元素汞在气态汞中的比例稳定在90%以上.在热解终温为500℃时,停留时间对汞释放率的影响主要体现在0～20 min,对气态汞的形态分布影响不大;较高的升温速率使煤中汞的释放产生滞后现象,却能促进煤中汞的释放,提高Hg~(2+)在气态汞中的比例;快速热解可以提高挥发分释放速率,从而提高汞的释放率和Hg~(2+)含量,同时有效地改善热解半焦的孔隙结构;热解气氛中引入少量氧气能够有效降低含汞化合物的分解温度,减弱还原气体对Hg~(2+)的还原性,从而提高汞的释放率和Hg~(2+)含量.     

准东煤燃烧特性试验研究

为探究准东煤低灰分含量、高碱金属含量特性与参比煤燃烧特性的差异,利用热重分析仪对准东煤及参比煤进行试验,分析了灰分质量分数和碱金属Na氧化物质量分数对煤样燃烧特性和动力学特性的影响。结果表明:根据折算灰量,准东煤相比参比煤的灰分质量分数更低、发热量更高、碱金属Na氧化物质量分数略高;折算碱金属Na氧化物质量分数相同时,相比高灰分参比煤,低灰分准东煤最大燃烧速率、平均燃烧速率和综合燃烧指数高,燃烧进程更为迅速剧烈,燃烧特性更优,且活化能更低;折算灰量相同时,碱金属Na氧化物质量分数高的准东煤比参比煤的最大燃烧速率和综合燃烧指数高、活化能低;准东煤特低灰分或低灰分、高碱金属质量分数是影响燃烧速率的重要因素,其中灰分的影响更明显。     

煤的模型化合物热解过程中HCN_NH_3的逸出规律

为了解煤燃烧过程中NOx的生成机理,在600～1400℃温度范围内,选取吡啶、吡咯为煤的含氮模型化合物,采取傅立叶红外光谱仪(Ft-Ir)和分光光度计连用方式,在等温连续式流动反应器中实验研究了模型化合物热解过程中HCN、NH3的逸出规律。结果表明：HCN是模型化合物的热解产物中的主要含氮产物;吡啶、吡咯的HCN的转换率都随着温度的升高而增大;同温度下,吡咯的HCN生成率高于吡啶的HCN生成率,吡咯的NH3生成率高于吡啶的NH3生成率。     

基于ASPEN PLUS模拟生物质与煤气流床共气化工艺

基于ASPEN PLUS软件模拟平台,对生物质与煤气流床共气化过程进行模拟,考察操作条件及生物质与煤配比变化对气化性能的影响。模拟计算结果表明:与生物质单独气化相比,生物质与煤共气化能提高气化温度及气化效率;与煤单独气化相比,生物质可部分替代煤且不会明显改变气化效果,尽管气化温度略有下降,但混合物灰熔点的降低能很好弥补这一变化。生物质质量分数为20%,[O]/[C]摩尔比在1.1～1.3时气化效果最佳,气化温度约为1250℃,有效气产率1.92Nm~3/kg,煤气热值可达到11.5MJ/Nm~3,冷煤气效率79.7%。     

无氧氛围下NH3/NO反应机理研究

采用GRI-SNCR高温反应机理研究无氧条件下NH_3与NO反应的临界温度及脱硝反应机理,在小试实验台进行实验对模型进行验证,并根据各基元反应对NH_3与NO的产率贡献,归纳主要的基元反应及过渡产物的转化路径。结果表明:GRI-SNCR反应机理能较好地模拟无氧工况下地NH_3/NO反应;临界温度为1 130℃,当温度高于1 130℃时,CO_2和NO高温下产生的O自由基是脱硝链式反应的开端,温度达到1 200℃时,脱硝效率几乎达到100%;而温度的继续升高,中间产物HNO的热解导致NO的含量有所升高,且温度越高,热解反应速度越高,脱硝效率越低。     

准东高钠煤循环流化床煤气化特性

针对新疆准东高钠煤由于碱金属Na含量高而在直接燃烧时出现沾污严重的问题,基于0.25,t/d高碱煤热化学转化试验台,对准东高钠煤在不同煤气化反应温度下的气化指标(煤气成分、热值、冷煤气效率和碳转化率)特性进行了试验研究,并与对比煤种神木煤气化特性进行了对比分析.试验结果表明:准东高钠煤在循环流化床煤气化过程中运行平稳,随空煤比增加,煤气化反应温度升高,冷煤气热值降低,冷煤气效率先升高、后降低,在900,℃时达到最大,对于神华准东煤,其最大冷煤气效率为32.26%,,对于沙尔湖准东煤,其最大冷煤气效率为41.47%,,碳转化率则不断增大;与神木煤相比,准东高钠煤具有较高的煤气化反应活性,较高的冷煤气效率和碳转化率,在900,℃煤气化工况时,神华准东煤及沙尔湖准东煤冷煤气效率比神木煤分别高3.6%,和12.81%,,碳转化率分别高19.7%,和28.37%,.     

准东煤中钠的赋存形态及蒸发冷凝特性

针对新疆准东高碱煤由于高钠特性而在燃烧过程中出现严重结渣沾污等问题,通过三步萃取实验研究了准东煤中钠的赋存形态;通过钠的蒸发实验测量了不同燃烧温度下准东煤灰中钠的含量并分析其释放规律;通过钠的冷凝实验确定了钠的最佳冷凝温度区间并分析其冷凝形态;通过化学热力学平衡计算模拟了钠的析出及其化学反应.结果表明:准东煤中的钠大部分以水溶钠形式存在;在400～700℃,钠的蒸发最快,主要为水溶钠的释放过程,其析出活化能较低;钠的最佳冷凝温度区间为(670±20)℃,而冷凝区域具有分散、成块、呈流动性的特点;煤中钠的主要化学反应是NaCl、Na_2O·SiO_2、Na_2SO_4和NaOH等的固相、液相和气相之间的转化.     

恒温下准东煤及其混煤燃烧过程中NO释放特性研究

基于恒温热重-燃烧污染物在线监测系统,通过对NO瞬时释放曲线的分析,并结合燃烧反应动力学计算,研究了恒温条件下燃烧环境温度对准东煤燃烧过程中NO释放特性的影响。结果表明：随温度升高,单煤和混煤燃烧过程中NO的释放时间会显著降低,释放速度显著提高;煤种成分的差异会导致NO释放特性的差异,固定碳挥发分的质量分数对NO释放有影响,而灰分的质量分数对NO释放无影响,当高固定碳、高挥发分的煤与低固定碳、低挥发分的煤进行掺混燃烧时,混煤的NO释放量和释放速率会降低。当燃烧过程中掺混北山煤时,混煤NO释放量低,释放速率慢,可以看作是一个较为优良的混煤掺烧方案。     

水煤浆热解过程中HCN和NH_3释放特性的分析

采用固定床反应器对水煤浆及其制浆原煤在惰性气氛下,制浆原煤在水蒸气气氛进行热解试验,研究HCN、NH3的释放特性。结果发现,制浆原煤和水煤浆HCN的释放量,随温度增加变化缓慢,趋于稳定;而制浆原煤在水蒸气气氛下,HCN的量随温度变化增加迅速,析出量远远超出制浆原煤及水煤浆的释放量。制浆原煤NH3释放量随温度升高先增加后有下降,在l000℃左右出现一个峰值,温度继续升高,NH3的量不再增加反而开始降低;水煤浆中NH3析出的量随温度增加,虽变化缓慢．但是仍比制浆原煤释放出的N心量要多;制浆原煤在水蒸气气氛下,随温度的升高,NH3的量一直呈增加趋势,温度到达1000℃后,增加更加迅速,释放量大于制浆煤和水煤浆的NH3释放量。综合考虑HCN和NH3的释放量以及燃料的着火、燃烧．显然水煤浆燃烧要优于煤粉的单独燃烧和煤粉喷水蒸气燃烧。     

污泥与准东煤在CO2气氛下的共气化特性研究

为探究污泥与准东煤在CO2气氛下的共气化特性,利用电加热式固定床和热重分析仪研究了共气化产气特性规律及共气化动力学特性规律,并采用Model-free Method计算了共气化反应活化能.结果表明:等温气化过程中CO、H2和CH4的体积分数随着反应的进行先升高后降低;随着准东煤质量分数的增加,可燃气中CO体积分数逐步升...     

燃煤机组选择性催化还原脱硝特性试验

针对某1 000MW超超临界机组的选择性催化还原反应系统,采用数值计算与试验结合的方法研究了该机组选择性催化还原脱硝的性能。建立了燃煤机组燃烧后脱硝系统液氨蒸发器蒸汽质量流量模型;研究了脱硝效率对NH_3质量流量和蒸汽质量流量的影响,入口NO质量浓度对脱硝效率的影响,以及NH_3与NO_x物质的量比、氧气体积分数和反应温度对脱硝效率和SO_2/SO_3转化率的影响。结果表明:脱硝的温度范围为360～370℃,最佳反应温度为367℃;当脱硝效率为80%时,NH_3质量流量和蒸汽质量流量分别为446kg/h和275kg/h;脱硝效率随入口NO质量浓度的升高而提高;当NH_3与NO_x物质的量比为1时,脱硝效率为95.3%,为保证脱硝效率及氨逃逸率,NH_3与NO_x物质的量比应控制在1～1.2;随着氧气体积分数的提高,脱硝效率降低,而SO_2/SO_3转化率增大。