准东煤与污泥共热解过程中NOx前驱物释放规律

借助热重-质谱联用（TG-MS）、电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）以及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污泥的混合物进行共热解实验,研究了污泥质量百分比为25%、50%、75%时混合物热解主要NO_x前驱物的释放规律,探讨了准东煤中矿物质以及混合物中官能团的变化对NO_x前驱物释放的影响。实验结果表明：混合热解过程中NH₃、HCN的产率不随污泥掺混比的增大而增加,掺混比为50%左右时NO_x前驱物的释放量相对较低。准东煤内在碱金属及碱土金属以及混合热解过程中各官能团的协同效应对NO_x前驱物释放具有抑制效果。     

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。     

Fe_2O_3对甘氨酸热解特性及氮转化的影响

选用污泥中典型氨基酸-甘氨酸(Gly)为研究对象,利用差式热值分析-质谱联用技术(DSC-MS)和固定床实验研究了Fe_2O_3对甘氨酸热解特性、NO_x前驱物生成规律以及氮转化特性的影响。结果表明:热解特性实验中,由于Fe_2O_3将Gly的第一热失重阶段一分为二,导致其热解过程由2个阶段增至3个;Fe_2O_3使Gly热解起始温度及气体析出温度降低50℃,并通过促进半焦的二次裂解反应使Gly失重率增加23%。与Fe_2O_3对Gly热解过程的影响一致,Fe_2O_3将含N气体析出过程同样分成3个独立的阶段。固定床实验中,在Fe_2O_3/N=0.5时,Fe_2O_3最大程度地抑制了NO_x前驱物(NH_3和HCN)析出,使其减少30%。由于Fe_2O_3促进肽脱水缩合、环化和芳香化反应,使得更多P-N、N-5和N-6固定在半焦中,半焦氮残留率增加5%。     

污泥-煤粉协同燃烧工艺中热解过程的特性研究

将干燥后的上海市生活污水处理厂污泥和蒙西烟煤煤粉分别按照5%∶95%,10%∶90%,30∶70%的质量比掺混，取(6.5±0.5) mg共混物利用热天平进行热重实验，升温速率为30℃/min,终温为800℃。选取干基污泥和干基煤粉质量比为30%∶70%的共混物在热裂解-气相色谱质谱联用仪(Py-GC/MS)上进行快速热解实验，研究了两者协同燃烧中污泥掺混对煤粉热解挥发分释放的影响。结果表明：污泥单独热解挥发分的主要释放峰集中在320℃,440℃与730℃,有别于煤粉单独热解挥发分的主要释放峰位置480℃和635℃。煤粉掺烧10%和30%比例的污泥后，600℃以下热解活化能明显降低；污泥掺烧比例越大，热解活化能降低越多。600℃以上热解活化能变化不大。700℃时掺烧污泥会生成更多的碳数为1～8的小分子气态有机物，这区别于煤粉或污泥单独热解的情况。污泥热解产物富含醇、酸、酯和酮，煤粉热解产物以碳氢化合物为主。掺混热解后，酯类产率降低，酸增多，酚类和烃类平均相对分子质量降低。这与污泥中灰的催化作用以及污泥为反应提供了H·和OH·有关，是600℃下活化能降低的主要原因。     

市政污泥与烟煤的混合热解特性实验研究

采用热重分析法对市政污泥(污泥SZ)与大同烟煤(煤样DT)及其混合物进行了热解实验研究,揭示了污泥SZ和煤样DT及其混合物热解特性的异同,研究了污泥SZ和煤样DT及污泥SZ的掺比量对两者热解特性的影响,结果表明,市政污泥的挥发分析出特性远好于烟煤;市政污泥和烟煤的热解特性存在显著差异,主要表现在总失重率、失重速率及挥发分析出温度区间等;污泥SZ与煤样DT的掺混对两者的热解过程都有催化作用,而且各自最大催化作用时的掺比量也不相同;市政污泥与烟煤混合物的热解特性与两者的混合比例有关。     

垃圾衍生燃料掺混污泥共热解特性及动力学分析

利用热重-红外联用分析仪(TG-FTIR)研究了垃圾衍生燃料(RDF)、污泥及混合热解的反应动力学和气体产物析出特性。研究结果表明,RDF与污泥混合热解过程存在协同作用。当污泥的掺混比例为50%时,整个热解过程表现为促进作用,且在500~1000℃温度段的促进效果最为明显。采用Coats-Redfern法对热解过程进行动力学分析发现,RDF与污泥混合热解反应在低温段(240~380℃)和高温段(670~740℃)符合2级反应规律,而在中温段(430~540℃)符合1级反应规律;相对于RDF单独热解,RDF掺混污泥共热解的活化能明显降低。FTIR分析发现,RDF掺混污泥共热解对CO_2和CO的析出影响不大,对CH_4的产生有明显促进作用。同时,共热解也导致HCl、NH_3和HCN等污染物析出增加。本研究结果可为RDF和污泥共热解工艺的开发与设计提供数据支撑。     

气氛、温度对煤热解过程中NH3和HCN释放的影响

为了实现煤的洁净转化,研究煤热解过程中N转移的机理,实验在固定床反应器上采用程序升温法对云南煤在不同温度下进行了氩、甲烷、15%水蒸气/氩和15%水蒸气/甲烷气氛下的煤加氢热解研究,主要对热解过程中产生的No2主要前驱物NH3和HCN的释放规律进行了考察,实验表明云南煤热解释放的NH3随热解温度的升高而增加,但是HCN...     

神木煤与生活污泥共热解特性及动力学分析

采用热重分析仪,对不同混合比例的煤泥混样进行热解特性及动力学研究。根据各试样的热重曲线(TG)和微熵热重曲线(DTG),计算热解特征参数和动力学参数,重点分析了生活污泥的添加量对神木煤热解过程的影响。结果表明:煤与生活污泥的热解过程有很大差异,主要表现在挥发分初析温度、总失重率及最大失重速率。随着污泥添加量的增加,煤泥混样热解各阶段的最大失重速率、热解总失重率逐渐增加,而热解初析温度及热解活化能逐渐减小,表明污泥的添加对煤的热解具有促进作用。污泥质量分数为90%时,煤泥混样的热解特性最优,挥发分综合释放特性指数D和热解活化能分别是煤单独热解时的2. 86倍和75%。     

热重-红外联用(TG-FTIR)分析含油污泥-废轮胎混合热解特性

为含油污泥和废轮胎共热解工艺的开发与设计提供数据支撑,采用热重-红外联用(TG-FTIR)对含油污泥与废轮胎在不同混合比例下的热解动力学和气体析出特性进行了分析。研究发现,随着废轮胎掺混质量分数增加(从10%到50%),初始热解温度逐渐增加(从311.80℃到335.30℃),但热解特性指数也逐渐增加(从5.41×10~(–11)到1.53×10~(–10)),同时热解终温逐渐减小。由此表明混合热解可弥补单物料热解存在的不足。通过协同作用分析发现,不同的混合比例热解,相互作用及作用程度不同;利用Coats-Redfern法对混合热解过程动力学分析发现,第二阶段(500~800℃)所需的活化能最低,第三阶段(800~1200℃)最高;通过FTIR分析发现,热解主要生成H_2O、CO_2、CO、CH_4等物质;结合综合热解特性指数、相互作用和热解效率指数分析发现,对于以含油污泥处理为主的混合热解,掺混废轮胎比例为50%时可获得较多的可燃气体。     

煤与生物质的热解特性及动力学研究

作者利用TG/DTG曲线分析不同种类的生物质(桉树叶、橘皮)、煤分别热解,以及二者混合共同热解的基本热解特性,包括热解区间、最大热解速率的温度、不同加热速率对生物质热解进程的影响,比较不同种类生物质与煤按不同比例混合时对煤的热解特性的影响规律等。通过对热解动力学的分析,给出基本热解动力学方程,并研究了生物质、煤以及二者以不同比例掺混共热解时的热解动力学参数。探讨生物质之间、生物质与煤共热解过程中的协同作用和最佳混合比例,为生物质与煤能源的共同利用提供实验数据。     

裂殖壶藻与煤混合热解特性及动力学分析

采用热重法(TGA)研究裂殖壶藻与煤混合的热解特性及混合热解过程的相互影响. 结果表明,煤和微藻的DTG曲线半峰宽分别为225和68℃,挥发分析出的起始温度分别为225和183℃. 可见煤挥发分析出较慢,温度区间较宽. 混合物中随微藻含量增大,挥发分综合特性释放指数逐渐增大,样品热解活性增强. 微藻与煤混合热解过程相互影响程度与样品比例有关. 当煤/藻质量比为1:1时,最大失重速率的计算值与测量值相差0.83%/min,两者在热解过程中存在一定的抑制作用;当煤/藻质量比为3:1和1:3时,两者相互影响不明显. 利用Coats-Redfern法分析热解过程符合一级反应动力学模型.     

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     

陕北地区污泥理化性质及热解特性

采用热重分析法,选用煤和煤灰分别与陕北地区生活污泥和含油污泥进行共混,研究其热解特性。根据不同污泥的热重曲线和微熵热重曲线,计算热解特征参数和热解动力学参数,分析了煤及煤灰分别对生活污泥和含油污泥热解过程的影响。结果表明:添加50%污泥使得煤的热解初析温度Ts降低了159℃,总失重量R增加了38%,挥发分综合释放特性指数D提高了3倍;添加1%煤灰,含油污泥的热解最大失重速率(dw/dt)max增大14%,综合挥发分析出特性指数D增大16%。证明煤及煤灰分别与生活污泥和含油污泥的共混可提高其整体热解性能。     

煤半焦和沙柳炭混合物恒温共热解作用的研究北大核心

采用先混合原沙柳和煤粉再制焦的次序,利用热重分析法研究了4种煤半焦和沙柳炭混合物的恒温共热解作用。从胜利煤的变温热解中,选定恒温共热解的温度400、500和600℃来研究温度对沙柳炭和胜利煤半焦混合物共热解作用的影响,结果显示400和600℃表现为协同作用,500℃表现为抑制作用,通过分析选择600℃作为恒温共热解温度。在600℃时,研究了沙柳炭与不同种类煤半焦在不同掺混比例下的恒温共热解,显示沙柳炭对挥发逸出能力较强或较低的煤半焦(霍林河煤和准格尔煤)均表现为抑制作用,对挥发分逸出能力中等的煤半焦(胜利煤和宝日希勒褐煤)表现为协同作用;受煤种的影响,掺混比例对共热解的作用效果大小无固定的排序。     

煤半焦和沙柳炭混合物恒温共热解作用的研究

采用先混合原沙柳和煤粉再制焦的次序,利用热重分析法研究了4种煤半焦和沙柳炭混合物的恒温共热解作用。从胜利煤的变温热解中,选定恒温共热解的温度400、500和600℃来研究温度对沙柳炭和胜利煤半焦混合物共热解作用的影响,结果显示400和600℃表现为协同作用,500℃表现为抑制作用,通过分析选择600℃作为恒温共热解温度。在600℃时,研究了沙柳炭与不同种类煤半焦在不同掺混比例下的恒温共热解,显示沙柳炭对挥发逸出能力较强或较低的煤半焦(霍林河煤和准格尔煤)均表现为抑制作用,对挥发分逸出能力中等的煤半焦(胜利煤和宝日希勒褐煤)表现为协同作用;受煤种的影响,掺混比例对共热解的作用效果大小无固定的排序。     

陕北油房梁煤与生物质共热解研究

在N2气氛下,利用热重分析仪对生物质与陕北油房梁煤混合热解特性进行研究,重点考察了生物质混掺比对煤热解的影响。结果表明:相同升温速率下,生物质与煤在热解过程中表现出明显不同的热解特征;生物质与煤以不同掺混比进行共热解时,得到的共热解曲线分段呈现出生物质与煤单独热解的特性,且热解残余固体量与掺混比呈线性关系;此外,对比混合物共热解的实际特征曲线与理论计算曲线,发现实际DTG曲线也与理论计算的DTG曲线基本重合。从上述结果可预测,在热重反应器同步升温情况下,生物质与煤在共热解过程中不存在协同作用。     

脱水污泥-松木共热解生物炭的制备及吸附性能

以脱水污泥(含水率80%)和松木的混合物为原料共热解制备生物炭。研究了松木掺混比、热解温度对生物炭产率和BET比表面积(SBET)的影响,采用元素分析、工业分析和扫描电镜比较了单独热解及共热解生物炭的元素组成和表面形貌。结果表明,生物炭产率随着松木掺混比的增加而提高,随着热解温度的升高而下降。2种原料共热解存在明显的协同效果:松木提高了生物炭的碳元素含量,污泥的水分具有一定的活化作用,生物炭表面粗糙程度增加、SBET扩大。当松木掺混比为60%、热解温度为750℃时,生物炭SBET达到最高的213.4 m2/g。此外,生物炭对水中苯酚的吸附符合准二级动力学,等温吸附过程能用Freundlich模型描述。     

不同挥发分含量煤种与热解半焦混燃热态试验研究

半焦是低阶煤经低温热解后的产物,着火和实现稳定燃烧较原煤需更高温度,为拓展其在电厂动力用煤等领域的应用,有必要引入一些易燃高挥发分煤种作为混燃燃料;同时国内外关于混煤燃烧研究多是基于小型试验台和数值模拟,而非中试规模的试验系统。基于此,在350 k W热态试验炉上开展了不同挥发分煤种(褐煤、烟煤、次烟煤)与神木热解半焦混燃热态试验研究。通过测量燃烧器下游主燃区不同轴向位置、径向位置处炉膛温度以及O_2、CO、CO_2、NO_x等气体成分浓度,研究掺混煤质变化对混合燃烧(半焦质量掺混比50%)的着火特性以及NO_x生成影响。结果表明:混合燃料浓侧煤粉射流的着火优于淡侧,O_2消耗及燃烧产物生成也主要集中在浓侧;随着混合煤质V_(daf)增加,混煤射流着火距离减小,燃点下降,燃烧器出口与稳定燃烧区之间的距离随之缩短;主燃区出口截面处,褐煤+半焦、烟煤+半焦、次烟煤+半焦混合射流中心的NO_x浓度分别为473、462、532 mg/m~3(6%O_2下,下同),对于褐煤+半焦、烟煤+半焦混合射流NO_x浓度差值较小,仅为11 mg/m~3。综合考虑着火距离、燃烧强度和主燃区NO_x排放量,适合较大比例混合热解半焦(半焦掺混比50%)混燃煤质的V_(daf)不宜低于16%。     

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。     

基于热重法的准东煤等转化率热解动力学模型

准东煤热解脱挥发分特性对其热加工利用过程具有重要影响,建立准东煤热解通用动力学模型对预测挥发分产率及反应性能具有重要意义。采用热重测量了不同升温速率条件下的准东煤脱挥发分失重特性,使用Friedman、Flynn-Wall-Ozawa(FWO)和Kissinger-Akahira-Sunose(KAS)3种等转化率模型来处理热重实验数据,仔细分析了不同模型参数的获得方法及不同模型中活化能及指前因子的差异。研究结果表明,准东煤活化能分布函数呈现单峰分布;相比其他模型,FWO模型能够较好地描述准东煤的热解过程。