糠醛渣的热解及其焦油成分研究

文章以糠醛渣资源的充分利用为出发点,对糠醛渣热解焦油进行了分析研究。实验中首先对糠醛渣进行了工业分析及元素分析。之后在N2氛围下对样品进行了热重实验。通过热解实验收集了玉米芯糠醛渣热解焦油,利用GC-MS分析了焦油成分。结果发现:糠醛渣在450℃保温1 h条件下焦油的产率为12.4%,焦油中含有丰富的苯酚衍生物和C14-C28正构烷烃,此外还有醛、酮、菲、荧蒽、芘的衍生物。     

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%。     

藻渣热解特性及动力学分析

通过热重实验研究N₂气氛下升温速率对索氏提脂后的小球藻热解特性的影响,利用管式炉在N₂气氛下快速热解实验得出：在400℃时,小球藻热解转化率最高,生物油产率达57.6%,热解气为10%。采用等转化率方法FWO和KAS法对藻渣热解动力学进行分析和比较,结果表明：藻渣热解的主要热解阶段为25～800℃,可分为3个阶段,藻渣的DTG曲线存在两个失重峰,且随着升温速率提高,TG和DTG曲线都向高温区偏移,最大失重速率和残余固体质量都增加。N₂气氛条件下藻渣的主要热解阶段表观活化能和指前因子分别为228.46 kJ/mol和2.49×10²¹ min^-1,此阶段下FWO法和KAS法均能很好模拟藻渣热解数据,线性拟合相关系数(R²)均在0.96以上,最佳热解函数为dα/dT=2.49×10²¹/β exp(-228.46/(RT))(1-α)⁸。     

热解燃烧链条炉低NOx排放特性的数值模拟

利用Fluent软件,对功率为1.4 MW的新型热解燃烧链条炉的NOx排放特性进行了数值模拟,其中,煤热解产生的还原性可燃气简化为CH4,采用添加元素N的乙烯-空气混合物模拟链条炉排半焦层燃烧及其生成的NO. 数值计算结果表明,在过量空气系数为1.2、再燃比为30%的燃烧条件下,热解燃烧比传统燃烧可降低NO排放14.6%. 热解燃烧链条炉由于热解气的再燃作用,在炉膛中形成一局部还原区,可较有效地降低NOx排放,证明了热解燃烧技术的可行性. 增大再燃比和减小炉排前段风室配风量可提高出口NO还原率,减小炉膛前拱长度和前后拱间距会使NO还原作用增强.     

高含水菌渣流化床燃烧NOx、SO2排放特性

采用流化床反应器,研究了高含水抗生素菌渣直接燃烧的NO_x、SO₂排放特性。结果表明,增加过量空气系数,NO_x排放浓度升高,SO₂排放浓度降低;升高燃烧温度,NO_x及SO₂排放浓度均升高;随着燃料含水率的增加,NO_x及SO₂排放浓度均呈现先降低后升高的趋势。空气分级燃烧能有效降低NO_x排放,二次风率增加,NO_x排放浓度显著降低;当二次风率为3/7时,NO_x排放浓度较传统燃烧降低50%。添加CaCO₃进行炉内脱硫,实验结果显示：随钙硫摩尔比（Ca/S）增加,SO₂排放浓度下降,当Ca/S 3时,SO₂排放浓度降低到25 mg·m^-3以下,脱硫效率超过99%。     

烘焙中药渣的热解与燃烧特性及其动力学分析

中药废渣经过烘焙后是一种具有应用潜力的固体燃料。采用热重分析仪对烘焙中药渣的热解及燃烧特性进行了研究,利用Kissinger-Akahira-Sunose (KAS)法及Coats-Redfern法对热解及燃烧的动力学进行求解,评估了烘焙中药渣的燃烧特性。研究发现烘焙中药渣的热分解分为2个阶段,第一阶段的活化能为76.1～94.0 kJ/mol,第二阶段的活化能为26.8～38.8 kJ/mol。烘焙中药渣的燃烧分为3段反应过程,第一阶段主要是挥发分的析出及燃烧,活化能为80.5～97.3 kJ/mol;第二阶段属于挥发分及部分焦炭的燃烧,活化能为18.3～28.5 kJ/mol;第三阶段的主要反应为残余焦炭的燃烧,活化能为41.8～50.6 kJ/mol。不同烘焙条件下制得的中药渣都较易着火燃烧,着火温度在280.3～294.8℃。经O_2烘焙的中药渣前期可燃性以及综合燃烧特性最好,最易燃尽,表明燃烧烟气烘焙中药渣是可行的。     

新型镍基镁渣催化重整松木热解挥发分焦油析出特性研究

采用过量浸渍法制备了镍基镁渣催化剂,并在小型气流床气化炉上开展了松木热解挥发分的催化重整研究。评估了煅烧/催化温度、镍含量和水碳比对焦油组分的影响,同时在不同煅烧/催化温度下与Ni/γ-Al₂O₃催化剂进行了裂解焦油性能的对比。采用比表面积测试（BET）、X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）对催化剂进行了表征。结果表明,当镍含量为3%,煅烧/催化温度为800℃,水碳比为0.5时,镍基镁渣催化剂表现出最优异的催化裂解焦油能力：大幅度降低了重质多环芳烃的相对含量,并且焦油转化率达到95.69%,同时焦油露点温度降至40.2℃。XRD结果表明,Ni、Fe、Ca、Mg相互作用可以形成多种活性中心,进而协同提高催化剂活性。     

超临界对冲旋流燃烧锅炉低氮改造

为了降低进入SCR(选择性催化还原)装置的NO_x浓度,拟对某电厂600 MW超临界锅炉进行低氮燃烧器改造,在改造前对NO_x排放浓度高的原因进行分析,同时提出3种备选改造方案并进行数值模拟研究,最后确定最优方案,即:保持原来燃烧器数量、位置不变,减小各次风的通流面积(风速不变),使主燃烧器区域过量空气系数为0.85,更换先进的低氮燃烧器,在原来的位于34.724 m标高位置的16只SOFA(分离燃尽风)风口中只保留两侧墙的6只,并在标高39.350 m处布置一层SOFA燃尽风(12个喷口)。改造后进入SCR的NO_x平均质量浓度约为400.7 mg/m~3,与数值模拟计算结果误差为12.8%,说明数值模拟计算结果具有参考意义。     

煤热解过程中硫氮分配及迁移规律研究进展

总结了煤热解过程中硫、氮的迁移转化规律,讨论了硫氮在煤气、焦油和半焦中的分配情况,分析了一种同时脱硫脱氮的煤解耦燃烧工艺,给出了煤燃烧过程硫氮污染物的可控转移目标和几个有待解决的主要问题。     

内/外烟气再循环对天然气燃烧NOx生成的影响

烟气再循环作为一种有效抑制NO_x生成的技术,广泛应用于化工、制药和酿酒等行业的天然气低氮燃烧过程,其作用机理是学术界和工业界关注的热点。本文根据内/外烟气再循环的作用不同,设计了弱/强内烟气再循环两种扩散式燃烧器,结合外烟气再循环技术,在0.8MW中试实验台上研究了内/外烟气再循环对天然气燃烧过程NO_x生成的影响规律,同时开展了Fluent数值模拟。结果表明：内烟气再循环能够有效抑制NO_x的生成,同时保证燃烧稳定。相同工况下,带内烟气再循环燃烧器初始排放远低于传统低氮燃烧器。同时结合外烟气再循环技术,可使NO_x排放量维持在30mg/m³以下。Fluent模拟结果显示了外烟气再循环能够显著地降低天然气燃烧火焰区的温度和O₂浓度。其中温度的降低对于NO_x生成的抑制起到了决定性的作用。当NO_x降低到约30mg/m³时,快速型NO_x对整体NO_x生成的贡献超过热力型NO_x,此情况下必须考虑对快速型NO_x进行抑制。     

两段式滴管内烟煤富氧空气分级燃烧NOx排放特性研究

随着我国对大气污染物排放监管力度的日益严格,NOx控制技术已广泛应用于工业生产的各个领域。作为一种直接、简便的NOx排放控制技术,富氧空气燃烧技术已经出现在燃气锅炉和内燃发动机等行业,然而在燃煤锅炉行业中却鲜有应用。为了验证富氧空气燃烧技术在煤粉工业锅炉中的NOx减排效果,笔者以神府烟煤作为燃料,利用两段式滴管炉试验系统模拟煤粉在锅炉内燃烧的实际情况,采用热态试验方法,研究了烟煤富氧空气分级燃烧的NOx排放特性,并与单级供风、空气分级燃烧2种燃烧方式下的NOx排放情况进行对比。考察了主燃区温度、二次风配比(以主燃区过量氧气系数表示)、二次风氧浓度等关键因素对NOx排放的影响。结果表明:富氧空气分级燃烧的NOx排放显著低于单级供风燃烧,同时也低于空气分级燃烧的NOx排放。主燃区温度为1 300~1 500℃时,富氧空气分级燃烧的NOx排放减少比例比分级配风燃烧提高了6~12个百分点;富氧空气分级燃烧条件下,随主燃区温度升高,煤粉燃烧更加充分,燃料中N元素分解成NHi、HCN等大量中间产物,使主燃区气氛的还原性增强,被还原的NOx比例增加。因此,NOx排放降低且NOx排放减少比例呈现上升趋势;富氧空气分级燃烧的二次风配比对NOx排放具有显著影响,随着主燃区过量氧气系数的升高,NOx排放均呈现先降低后升高的趋势。因此存在最佳二次风配比,使NOx排放浓度最低。主燃区温度为1 300℃时,最佳主燃区过量氧气系数约为0.58;主燃区温度为1 500℃时,最佳主燃区过量氧气系数约为0.55;在主燃区过量空气系数给定的条件下,提高二次风氧浓度可以延长煤粉颗粒在主燃区的停留时间,并在煤粉颗粒表面形成局部富氧环境,促进煤粉充分燃烧,从而增强主燃区气氛的还原性,降低NOx的生成。因此,当二次风氧浓度为21%~31%时,NOx排放随二次风氧含量的升高而降低。随着二次风氧浓度的逐渐升高,NOx排放的降低趋势逐渐放缓。     

富氧燃烧方式下烟气中SO3和Hg的排放及控制研究进展

富氧燃烧技术可有效控制温室气体排放,是一种具有应用潜力的节能减排技术。本工作系统总结分析了富氧燃烧方式下关键烟气组分(SOx, NOx, H2O, Cl2/HCl等)对SO3和Hg排放规律的影响及飞灰对烟气中SO3吸附去除和Hg富集规律的影响,提出了富氧燃烧方式下较优的具可行性的污染物协同控制技术建议,为富氧燃烧技术工业应用面临的污染物协同控制提供重要参考。分析了目前富氧燃烧方式下SO3和Hg排放规律及优化控制研究存在的问题,对未来的研究方向提出了建议。     

富氧富水蒸气条件下燃烧高氮燃料的NOx排放特性

在富氧富水蒸气条件下，研究了富含氮的燃料白酒糟在流化床中燃烧时NO_x的排放特性。结果表明，在过量空气系数1.2条件下，水蒸气和O₂对NO_x的生成相互影响。当O₂浓度低于约35%时，向燃烧气中加入水蒸气能抑制NO_x生成，使烟气中NO_x的排放浓度和燃料N转化为NO_x的转化率降低；而当氧气浓度高于约35%时，加入水蒸气促进了NO_x生成，表明提高氧气浓度使得氧化作用起到主导地位。NO_x生成量随温度的升高先增加后减少，在较高氧气浓度下，NO_x生成量随温度升高而降低的转折点发生在较低的温度；燃烧气氛中添加水蒸气延迟了转折点的发生，使转折点发生在较高温度。     

烟气脱硫脱氮技术进展

从烟气脱硫脱氮技术的机理出发,介绍了目前有代表性的3类烟气净化技术：烟气脱硫技术、烟气脱氮技术、烟气同时脱硫脱氮技术的机理和特点。相比于单独的脱硫脱氮技术,认为同时脱硫脱氮技术具有良好的经济性和灵活的技术选择性。提出了适合我国国情的烟气污染治理技术的发展方向。     

三水磷酸钾耦合CaO对樟木粉热解特性及NOx前体释放特性的影响

利用生物质催化热解生产高附加值化学品具有广阔的应用前景,但热解过程中排放的NO_x会对环境造成不利影响。本文利用热重-质谱联用技术（TG-MS）探究樟木粉热解特性及热解过程中主要NO_x前体的释放特性,对比分析CaO耦合磷酸盐对樟木粉热解过程中NO_x前体生成的反应过程的影响。实验结果显示,随着三水磷酸钾和CaO的加入,樟木粉热解过程中挥发性产物的释放量有所增加而固相产物的产率有所减少;同时,混合热解过程中生成的主要NO_x前体的离子流强度曲线有所降低。这表明,三水磷酸钾和CaO的耦合作用,一方面能够改善樟木粉的热解特性,使热解过程更加彻底;另一方面能够有效抑制樟木粉中含氮化合物的一次裂解,延缓NH₃等NO_x前体的生成、减少HCN等NO_x前体的释放。     

焦炉烟囱NOx排放控制刍议

新的国家标准《炼焦化学工业污染物排放标准》提出了焦炉烟囱的NOx排放控制要求。本文从焦炉加热系统的设计和对焦炉烟道废气的后处理2个层面论述了焦炉烟囱NOx排放控制的技术措施,简要介绍了SCR烟气脱硝技术,提出了借鉴日本东京煤气公司的中试与工程经验,采用SCR脱硝技术对焦炉烟道废气进行后处理,以达到国家标准对“特别地区”焦炉烟囱的NOx排放控制要求。     

煤与油页岩热预处理特性及对热解的影响

对比研究了神木煤和桦甸油页岩在150~400℃热预处理时的孔隙变化和挥发分析出规律以及热预处理对后续慢速升温热解反应产物的影响。结果表明,热预处理显著增加了油页岩的孔隙结构,其比表面积提高4倍、孔体积提高5倍以上,而神木煤的孔隙结构则减少了,特别是孔径大于1 nm的孔体积减少了近60%、比表面积减少了近80%,而其1 nm以下的孔则相对稳定,孔体积和比表面积分别只减少了10%左右。低于400℃时热预处理过程中除脱去吸附水外,其他挥发分也有一定析出,并以CO₂为主,另有少量CO,但挥发分总失重量不超过5%。固定床慢速升温热解研究表明,经热预处理后,油页岩的油产率最高提高了22.7%,而水和气的产率则相应降低,气体中CH₄增加而H₂降低。热预处理对煤的热解油产率影响不明显,但热解水产率降低而热解气产率增加且其中CH₄增多而H₂降少。