木质素对豆粉和尼龙在热转化过程中有机氮的释放规律

利用热重-傅里叶变换红外分析仪(TG-FTIR)和管式炉装置等技术,对木质素与豆粉和尼龙共热解及燃烧过程中有机氮释放规律进行了研究,分析了各温度下的协同效应。结果表明,热解工况下,豆粉和尼龙材料热解主要生成NH_3。当豆粉与木质素质量比达到1:1时,NH_3增加15.6%,但HCN降低了73.1%;对尼龙,加入同样比例的木质素可有效降低18.5%的NH_3。燃烧工况下,当豆粉与木质素质量比为3:1时,NO_x排放量仅为计算值的28.1%;木质素也使尼龙减排36.6%的NH_3。木质素对2种材料的作用机理不同,但都能有效降低热转化过程中含氮气体的排放。     

采用热解技术将湖泊浮游藻类用于燃料生产

湖泊的富营养化问题已成为中国湖泊环境保护中最严重的问题之一.回收利用富营养化湖泊中的浮游藻类是减轻水体中氮、磷等营养负荷,治理湖泊环境污染的一项重要措施.通过热解技术可将藻类转化成焦炭、生物油和合成气等多种燃料形式,因而是回收利用湖泊浮游藻类的一个理想途径.同木质-纤维素类生物质相比,藻类作热解原料具有易预处理、易热解、易获得高产等优点,可以为社会提供大量优质的燃料.     

控制燃油锅炉运行中NOx生成的技术研究

分析燃油锅炉运行中NOx产生的机理,探讨影响其生成的因素,研究抑制其生成和排放的燃烧技术低氧燃烧、掺水燃烧、空气分级燃烧和废气循环燃烧等.结合实验研究结果,重点分析空气分级燃烧和废气循环燃烧对油燃烧中燃料氮转化和氮氧化物生成的影响,并介绍一种新型低氮氧化物排放的燃油技术--预蒸发燃烧技术.     

控制燃油锅炉运行中NOx 生成的技术研究

分析燃油锅炉运行中NOx产生的机理，探讨影响其生成的因素，研究抑制其生成和排放的燃烧技术：低氧燃烧、掺水燃烧、空气分级燃烧和废气循环燃烧等。结合实验研究结果，重点分析空气分级燃烧和废气循环燃烧对油燃烧中燃料氮转化和氮氧化物生成的影响，并介绍一种新型低氮氧化物排放的燃油技术——预蒸发燃烧技术。     

小型燃油锅炉NO_x的排放特征与管理控制

以68台燃油锅炉(≤10.5 MW)NO_x排放实测数据为基础,通过统计分析方法,研究了NO_x的排放特征;通过对比分析,探讨了我国燃油锅炉NO_x排放控制与管理现状,讨论了进一步加强我国燃油锅炉NO_x排放管理控制的可能性与可行性,并提出了相应的管理控制建议。结果表明,NO_x平均排放浓度为318.2 mg/m~3,基于燃料消耗量的平均排放因子为4.4 kg/t,基于燃料发热量的平均排放因子为102.8 ng/J,基于燃料氮含量的平均排放因子为2.1 mg/mg;建议采取分阶段控制的方式,逐步提高NO_x排放限制,从而实现控源减排目标。     

NO_x在高岭土表面非均相转化的影响因素

利用自制气溶胶反应器通过实验研究了不同相对湿度(RH)、光照对NO_x在高岭土表面的非均相转化过程和NO~-_3生成量的影响,探讨了SO_2、NH_3及SO_2/NH_3共存对NO_x转化的影响。结果表明:随着RH的增加,高岭土表面NO_x转化量及NO~-_3生成量均显著降低,其中NO_x转化量最大降幅可达433%;光照增加对高岭土表面NO_x的转化及NO~-_3的生成有促进作用,NO_x转化量和NO~-_3生成量的相对增幅最高可分别达到167%和200%;SO_2、NH_3分别存在及共存时会促进NO_x在高岭土表面的转化,其中NH_3存在时对NO_x转化和NO~-_3生成的协同作用最为显著。     

采用热解技术将湖泊浮游藻类用于燃料生产

湖泊的富营养化问题已成为中国湖泊环境保护中最严重的问题之一。回收利用富化湖泊中的浮注重藻类是减轻水体中氮、磷等营养负荷,治理湖泊环境污染的一项重要措施。通过热解技术可将藻类转化成焦炭、生物油和合成了气等多种燃料形式,因而是回收利用湖泊易热解、易获得高产等优点,可以为社会提供大是优质的燃料。     

微波辐射对生物质热解过程的影响

自行设计加工了微波热重实验装置,研究了在微波辐射下菜籽粕热解过程特征及其产物产出规律.在此基础上,对比分析了菜籽粕微波热解与电热热解产物产出率之间的差异.结果发现,在菜籽粕微波热解过程中,半纤维素的反应区间为180 ～ 370℃,其转化率可以达到87.0％;纤维素的热解反应区间为370 ～ 550℃,其热解转化率32.8％.表明在微波作用下,纤维素的热稳定性远高于半纤维素.在菜籽粕的微波热解过程中,冷凝液的产生主要集中在100 ～400℃的温度范围内,热解得到的生物质油类主要是菜籽粕的半纤维素热解生成的.不凝气的产生主要集中在300 ～ 600℃的温度范围内,并且主要为纤维素与木质素的热解反应产生的.与电热方式相比,菜籽粕的微波热解升温速率较快,菜籽粕微波热解生物质炭的产出率较高,冷凝液产出率相对较低.     

城郊乡村生活垃圾衍生燃料热解特性研究

将城郊乡村生活垃圾加工成粒径6.0 mm左右的垃圾衍生燃料(RDF),采用热重(TG)分析和红外光谱等研究其热解特性.结果表明:(1)在RDF挥发分阶段和生物质挥发分阶段,助燃添加剂处于活泼分解阶段,加入了30％(质量分数)秸秆、玉米芯等生物质作助燃添加剂后的RDF(以下简写为混合RDF)分子碎片正发生内部氢重排,总体挥发分产物较多,并且有明显的二次裂解,失重提高到4.85 mg,失重率约提高12％.在RDF与生物质重叠的碳固定阶段,助燃添加剂失重率有一定提高,热重微分(DTG)峰值速率增加,为RDF碳固定阶段的进一步热解提供了良好的支持.(2)快加热产气速率均大于慢加热.(3)热解终温越高,越有利气体析出.(4)RDF的热解固体产率随着热解终温的升高而降低,在850℃时为31.9％;热解气体产率随着热解终温升高而迅速升高,在850℃时可达49.8％.(5)根据红外光谱图,城郊乡村生活垃圾加工成的RDF中所含的氯元素基本上以HCl形式释放.(6)一级动力学反应可以准确地描述物料热解过程.     

生物质废弃物快速热解制取富氢气体的实验研究

采用管式炉对红松锯屑快速热解制取富氢气体进行了实验研究,分析了反应器温度、物料粒径和催化剂对热解产物组成的影响.结果表明高温能加快生物质快速热解进程,减少炭和焦油生成量,利于富氢气体的生成,800℃时气态产物比例可达56.9 wt.%,气态产物中H2体积分数由4.3%(500℃下)上升至17.2%,H2 CO体积分数达68.3%.小粒径能增大热解气态产物的比例,但对气态产物组成的影响很小,这可能与红松锯屑本身质地疏松有关.以与生物质直接混合方式添加的煅烧白云石能使热解产物中H2含量增加,但造成产气过程变缓,炭生成量增多,富氢气体总产量未能得到提高.     

TG-FTIR研究生物质成型燃料热解与燃烧特性

利用热重-红外联用分析仪(TG-FTIR)研究了生物质成型燃料(玉米秸杆)的热解和燃烧特性。结果表明,热解和燃烧反应过程均可分为3个阶段:干燥脱气(100~200℃)、挥发分反应(200~400℃)与碳化反应(400~1 000℃)。热解和燃烧主要失重阶段(200~400℃),燃烧反应速率总体上大于热解反应速率。利用Coats-Redfern方法对玉米秸杆的主要失重阶段进行动力学分析发现,热解和燃烧的反应过程符合一级反应模型;在主要失重阶段(200~400℃),热解和燃烧所需的活化能相差不大。FTIR分析表明,热解的气相产物主要分为轻质类气体(H2O、CO2、CO、CH4、HCl、NH3和HCN)和焦油类(酸类和酚类)物质,而燃烧的气相产物主要以CO2和H2O析出为主。     

生物质气化过程催化剂应用研究进展

生物质气化技术已在国内外得到广泛的开发和运用,但由于燃气品位较差,焦油较多,限制了生物质气化气的进一步利用。在生物质气化过程中应用催化剂是一种有效的提升燃气质量和催化裂解焦油的方法,近年来已引起了国内外的广泛注意。本文对国内外生物质催化气化及相关研究进展进行了综合评述,分析了催化剂对减少生物质气化焦油的生成和改进燃料气品质的作用结果, 提出了进一步的研究方向。     

脱氮副球菌YF1微生物燃料电池生物阴极脱氮和产电

以脱氮副球菌YF1构建纯种生物阴极微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)进行脱氮和产电机理的研究。研究结果发现,阴极碳氮比、pH值对产电和脱氮效率有明显影响。当MFC的阴极运行条件pH值为8.0,碳氮比为20时,运行时间15 h时,脱氮率高达100%,输出电压为150 mV。上述结果表明,微生物燃料电池运行过程中,细菌降解硝酸根的机理为将硝酸根还原为N2或者直接将其作为自身的营养物质而利用。循环伏安(CV)与扫描电镜(SEM)的结果表明,在微生物燃料电池运行中,副球菌YF1通过接触导电作为产电的电子供体。     

垃圾分类背景下厨余垃圾剔除比例对生活垃圾焚烧厂NOx排放的影响

收集了生活垃圾焚烧厂关停SNCR时燃料的N排放数据以及与之对应的工况和燃料特性数据,并分析各影响因素对燃料N转化过程中不同环节的影响机理.结果表明,在工业化生产中,燃料N转化率与炉温、垃圾含水率之间不存在显著联系,而随N元素含量和固定碳含量的增加而降低,随过剩空气系数、H/N、O/N的增加而升高.据此提出了符合实际生产条件的燃料N转化路径图.该路径图表明,燃料特性对燃料N转化率和NOx生成浓度起到了决定性作用,并进一步量化了H/N和固定碳含量这2个参数与燃料N转化率之间的关系.提出通过将厨余垃圾从生活垃圾分出的方法来减少NOx生成,并以国内典型城市为例,研究了分出不同比例厨余垃圾的情况下,燃料N转化率和NOx生成浓度的变化趋势.本研究表明通过分出厨余垃圾的方法,能够降低垃圾焚烧厂的脱硝成本及氨逃逸风险,可为进一步控制生活垃圾焚烧过程中的NOx排放提供参考.     

药用虎杖剩余物的化学组成与热解特性

为了探索药用虎杖加工剩余物资源的合理化利用途径,以药用虎杖的秸秆、根和药渣为研究对象,利用热重分析法(TGA)研究了三者的热解特性及其动力学规律,利用Py-GC-MS技术研究了秸秆、根和药渣在快速裂解条件下的产物分布及热裂解机理。结果表明:虎杖秸秆、根和药渣的热解过程主要分为干燥、主失重和炭化3个阶段;采用Coats-Redfern法对三者的热解动力学进行了分析,获得了虎杖秸秆、根和药渣的热解动力学机理函数,热解动力学机理分别为三维扩散Jander机理、2级化学反应机理和二维扩散Valensi机理,其热解活化能分别为113.87、64.49和28.16 kJ·mol~(-1)。快速热裂解产物表明,中药加工剩余物在热裂解制备乙酸、糠醛及酚类化合物等精细化学品方面具有一定的开发前景。     

污泥在CO_2气氛下热解CO与CH_4的生成特性

利用热重-红外(TG-FTIR)联用技术研究了典型市政污水污泥在CO_2和N_2气氛下的热解特性。基于TG-FTIR分析结果,采用等温模式配合法研究了CO_2气氛下污泥固定床热解过程中CO和CH_4的生成特性,建立了CO和CH_4的生成动力学机理模型,并同传统N_2气氛下污泥热解情况进行了对比,理论模型利用实际实验数据进行了验证分析。结果表明,在实验温度范围内2种气氛下CO与CH_4的生成情况有着比较明显的差异,CO_2气氛下CH_4释放浓度在峰值和总量上都要低于N_2气氛,CH_4释放峰值来得更早,释放时间更为集中,释放过程也结束得更快。相反,CO的释放浓度峰值,总量以及持续时间在CO_2气氛下都要远远高于N_2气氛,随着温度的升高,差距越来越大,CO_2的存在大大促进了CO的生成。经实验验证,理论推导所得的模型公式对于热解产物生成有着良好的预测结果。     

鸟粪石循环利用处理高氨氮废水的热解行为

为了循环利用鸟粪石处理高氨氮废水,探讨了鸟粪石煅烧与加碱热解的脱氮率,利用电镜扫描(SEM)和X射线衍射(XRD)对2种热解产物进行了分析。鸟粪石煅烧条件为:温度100～225℃,时间1～5 h;加碱热解条件为:温度60～95℃,时间0.5～4 h,加碱量OH-∶NH4+摩尔比值0.4～1.5。结果表明,虽然XRD分析显示2种热解产物都已失去鸟粪石的特征峰,但是鸟粪石加碱热解效果更好,最佳热解条件为:加碱量OH-∶NH4+摩尔比值1,温度90℃,时间2 h,鸟粪石脱氮率95%以上;加碱热解产物表面为多孔状,完全失去了晶体结构;煅烧热解鸟粪石脱氮率仅为80%左右,热解产物晶体结构破坏不完全。鸟粪石在最佳条件下热解循环处理高氨氮废水,可循环使用6次,氨氮去除率80%以上,出水磷浓度小于8 mg/L。     

燃尽风位置高度对NO_x生成的影响

针对山东某电厂200 MW四角切圆燃烧锅炉NO_x排放量过高的问题,采用多空气分级低氮燃烧技术对其进行改造,基于FLUENT软件平台,对改造前后炉内燃烧过程进行模拟计算,与工业性实验结果进行对比分析;并在额定工况下,对5种不同燃尽风位置高度的改造方案进行模拟计算,综合分析炉内燃烧及氮氧化物生成排放的情况,确定燃尽风位置的最佳高度。计算结果表明:改造后,炉内NO_x排放量较改造前降幅40%左右,同时,合理地增加燃尽风位置高度,可进一步降低NO_x的排放量,综合炉内各参数变化的比较得出:燃料从主燃区至燃尽区的最佳运行时间约为0.66 s。     

生物质气化过程催化剂应用研究进展

生物质气化技术已在国内外得到广泛的开发和运用，但由于燃气品位较差，焦油较多，限制了生物质气化气的进一步利用。在生物质气化过程中应用催化剂是一种有效的提升燃气质量和催化裂解焦油的方法，近年来已引起了国内外的广泛注意。本文对国内外生物质催化气化及相关研究进展进行了综合评述，分析了催化剂对减少生物质气化焦油的生成和改进燃料气品质的作用结果，提出了进一步的研究方向。     

石灰预处理和干发酵对稻草热解特性影响

深入研究生物质热解有助于热解机理的理解,利用热重分析来探讨石灰预处理和干发酵对稻草热解特性的影响。结果表明:预处理使木质素和半纤维素含量增加,而干发酵使VS、半纤维素和纤维素含量降低;预处理和干发酵改变稻草热解特性,但未改变稻草的热反应机理;热解一级动力学方程很好模拟稻草热解的主失重阶段,稻草热解活化能数值为42.3～47.8 kJ/mol,属于正常范围;预处理降低反应活化能,而干发酵增加反应活化能。这为秸秆及其干发酵残渣的气化提供了重要的设计依据。