生物質氣化焦油還原NO的實驗研究.pdf

1、生物質氣化是一種主要的生物質能利用方式，但是在氣化過程中產(chǎn)生的焦油給生物質氣化技術應用帶來了一些問題。由于焦油凝結、形成煙霧、聚合成更復雜的結構，造成生物質氣化氣輸送管道的堵塞，損害內燃機和燃氣輪機，因而焦油成為限制生物質氣化技術應用的瓶頸。雖然學者們對脫除焦油做了大量研究工作，但是目前還缺少高效、經(jīng)濟的脫除焦油的成熟技術，從而限制了生物質氣化技術商業(yè)化應用。由于焦油氧化可以轉化為C1-2烴類物質，這些烴類物質具有還原NO的能力，所以本

2、文提出采用含焦油的生物質氣化再燃還原燃煤鍋爐NO這一技術路線，不需要脫除焦油，以便使焦油得到資源化綜合利用，并對生物質氣化焦油還原NO、含焦油的生物質氣化再燃開展基礎研究，所得到的研究成果對含焦油的生物質氣化再燃技術工程應用有指導作用。 由于焦油組分很多，所以本文選取典型的焦油模型化合物開展研究。本文采用熱重-質譜聯(lián)用儀，對生物質熱解、氣化焦油組分進行了分析。分析結果表明，苯、甲苯、苯乙烯和苯酚均有明顯的累積離子流峰面積，是生物

3、質焦油的主要組分，涵蓋了初級、二級和三級焦油產(chǎn)物，所以選取苯、甲苯、苯乙烯和苯酚作為典型的生物質焦油的模型化合物。 為了揭示焦油還原NO的內在機理，本文對一種典型焦油模型化合物還原NO的化學反應動力學機理模型進行了研究?；诮褂脱趸呀馍苫瘜W結構簡單的烴類與非烴類分子、自由基，然后通過這些中間產(chǎn)物還原NO的反應機理，以甲苯作為代表性的焦油模型化合物，開展了甲苯還原NO的化學反應動力學機理模型的研究。提出了簡單烴類和非烴類混合物

4、還原NO的簡單烴類與非烴類混合物還原NO的NRMF機理模型和甲苯還原NO的NRT機理模型，其中NRT機理模型是在NRMF機理模型的基礎上加入甲苯氧化裂解反應步驟后得到的。通過實驗對NRMF和NRT機理模型的驗證，以及機理分析，得出以下結論：在焦油還原NO的過程中，焦油趨向于生成含C≡C鍵的HCCO和C2H自由基中間產(chǎn)物，這兩種自由基還原NO的反應活性比CHi(i=1，2，3)自由基高，對還原NO的作用比CHi自由基更重要。 本文

5、對所選取的苯、甲苯、苯乙烯和苯酚等典型焦油模型化合物還原NO開展了實驗研究，分析各焦油組分還原NO的特性。得出以下結論：表征燃料與氧量濃度比率的當量比φ和溫度是決定NO還原效率的主要因素。具有取代基的甲苯、苯乙烯、苯酚還原NO的效率比苯高，而且含烴基取代基的甲苯、苯乙烯還原NO的效率甚至可以超過乙炔。工程實際在利用焦油還原NO時，可以使生物質氣化多生成含烴基取代基的焦油。這四種典型的焦油模型化合物同時還原NO時，隨著氧量減少，在900-

6、1100℃時NO還原效率單調增加，在1300、1400℃時NO還原效率單調降低，在1200℃時，為過渡階段。 由于焦油是混合在生物質氣化氣中的，因此本文開展了含焦油的生物質氣化再燃特性的實驗研究，得出以下結論：在含焦油后，生物質氣化氣還原NO的效率明顯地比不含焦油時有所提高；當量比Φ和溫度是影響含焦油的生物質氣化再燃的重要因素，工程實際中應控制再燃區(qū)有適當?shù)难鯕鉂舛?，控制焦油聚合、甚至生成碳黑，以便實現(xiàn)含焦油的生物質氣化再燃還原