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再燃条件下生物质还原氮氮化物特性研究

何金亮  
【摘要】:氮氧化物(NO_x)是主要大气污染物之一,对人体健康和生态环境都具有严重危害。我国NO_x排放现状十分严峻,控制燃煤过程NO_x排放已刻不容缓。在众多NO_x排放控制技术中,再燃(Reburning)以其经济有效性成为控制燃煤NO_x排放最具前景的技术之一。将生物质作为再燃燃料应用到再燃技术中,既能减少煤的利用,又能显著降低燃煤NO_x排放,对于解决我国能源危机与环境污染问题都具有重要意义。 为充分了解再燃条件下生物质还原NO_x过程,本文选取棉杆、稻杆和污泥三种生物质作为研究对象,以固定床反应器来模拟再燃区,开展了系统的研究。首先通过实验研究了再燃条件下三种生物质及其焦还原NO过程,考察了生物质种类及再燃区氧浓度、温度和初始NO浓度对NO还原率的影响。结果表明:再燃条件下,三种生物质均能显著降低NO排放浓度,相同条件下棉杆还原NO效率最高,稻杆其次,污泥相对较低;减小再燃区氧浓度、提高再燃区温度和初始NO浓度,NO还原率提高;三种生物质焦中,相同条件下棉杆焦还原NO效率最高,稻杆焦其次,污泥焦相对较低;再燃区存在一定低浓度氧、提高再燃区温度,有利于焦对NO的还原;棉杆和稻杆还原NO过程中异相还原反应贡献较小,而污泥还原NO过程中异相还原反应占主要地位。 然后,通过实验研究了再燃条件下生物质热解气还原NO过程,考察了再燃工况条件对NO还原率的影响,并利用化学反应动力学模拟软件对反应过程进行了数值模拟,结果表明:再燃区氧浓度是影响热解气还原NO效果的重要因素,再燃区存在最佳的氧浓度,使NO还原率达到最高;一定范围内提高再燃区温度,生物质热解气还原NO效率显著提高;模拟结果显示生物质热解气中CH4、CO和H2都促进了NO的还原,其中CH4对NO的还原起主要作用。


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