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生物质热解焦吸附模拟烟气中SO_2和NO的实验研究

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中国电机工程学报 2012年第35期32卷 37-45页

作者：卢平陆飞树童王秦超南京师范大学能源与机械工程学院江苏省南京市210042

以麦秆、稻秆、棉花秆、玉米秆和稻壳等5种生物质原料为对象,在热解温度Tp 673~1 073 K范围内,采用快速热解和慢速热解方式制备了生物质焦,利用固定床吸附反应装置研究了焦粒粒径、热解温度、热解速率、烟气组成、吸附反应温度和生物质... 详细信息

以麦秆、稻秆、棉花秆、玉米秆和稻壳等5种生物质原料为对象,在热解温度Tp 673~1 073 K范围内,采用快速热解和慢速热解方式制备了生物质焦,利用固定床吸附反应装置研究了焦粒粒径、热解温度、热解速率、烟气组成、吸附反应温度和生物质种类等因素对生物质焦吸附模拟烟气中SO2、NO的影响。结果表明：生物质焦对SO2的吸附效率和吸附量随着生物质焦粒径的减小而增加,但其增加趋势逐步减小。随着热解温度升高,生物质焦对SO2的吸附效率和吸附量均呈现先上升后下降的趋势。快速热解生物质焦对SO2和NO的单独吸附效率和吸附量均高于慢速热解焦。生物质焦对SO2和NO的吸附效率和吸附量均随着吸附反应温度的升高而下降。生物质焦对SO2吸附能力显著优于吸附NO的能力,模拟烟气中SO2组分对NO吸附具有显著促进作用。SO2和NO同时吸附时,WS-RP873型生物质焦对SO2的吸附量较单独吸附时减少了22.3%,但其对NO吸附量却提高了112%。在Tp 873K快速热解条件下,各种生物质焦对SO2吸附量顺序为麦秆焦〉玉米秆焦〉稻秆焦〉稻壳焦〉棉花秆焦,对NO吸附量顺序为麦秆焦〉稻秆焦〉玉米秆焦〉稻壳焦〉棉花秆焦。

关键词：生物质焦吸附效率吸附量 SO2 NO

生物质低温热解炭化及其再燃脱硝特性的试验研究

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生物质低温热解炭化及其再燃脱硝特性的试验研究

作者：王秦超南京师范大学

学位级别：硕士

随着煤、石油等化石燃料的大量消耗,在世界范围内出现了能源短缺、环境污染以及CO2排放引起的温室效应等一系列问题,直接制约了全球经济的发展。生物质低温热解炭化与再燃脱硝技术结合不仅能有效控制NOx排放,而且减少了燃料中S02和C02... 详细信息

随着煤、石油等化石燃料的大量消耗,在世界范围内出现了能源短缺、环境污染以及CO2排放引起的温室效应等一系列问题,直接制约了全球经济的发展。生物质低温热解炭化与再燃脱硝技术结合不仅能有效控制NOx排放,而且减少了燃料中S02和C02的排放,同时还达到大规模利用生物质的目的。然而,如何获得低成本、高效的生物质炭燃料是该技术成功关键之一。生物质虽然有着其他可再生能源无法比拟的优势,但也存在资源分散、水分含量高、易腐烂、能量密度低、不易储藏运输以及产量的季节性问题等特点。因此,开展生物质低温热解炭化及其再燃脱硝特性的试验研究,具有重要的理论价值和工业应用前景。论文选取桑树枝（MT）、稻秆（RS）、木片（WC）和竹子（BB）等4种生物质为研究对象,首先对其工业分析成分、元素分析成分、发热量和微量元素含量进行测定;然后,开展桑树枝和稻秆的热重分析实验,并采用非等温（Coats-Redfem法）和等温法计算其反应动力学参数。结果表明：1)生物质原料的水分和挥发分含量较高,固定碳含量偏低,且木本类和草本类的生物质灰分含量差异比较大;相比煤粉而言,C元素含量较低,H、O元素含量较高,且N、S含量低,是一种低热值的清洁能源;2)生物质热解是一个典型的吸热-放热-吸热的过程;3)随着区段恒温Tp的升高和区段停留时间的增加,生物质的质量损失不断增大;较高的区段恒温利于生物质热分解生成气态产物;4)通过非等温法（Coats-Redfem法）计算的活化能在35.17kJ·mol-1～53.13kJ·mol-1之间,等温法计算的活化能在38.49kJ·mol-1～63.52kJ·mol-1,两者结果相近。利用固定床、螺旋式和炉排式三种试验装置,开展生物质种类、热解温度和停留时间等因素对生物质低温热解炭化特性影响的试验研究,分析了生物质炭的微观形貌、吸水率和研磨特性,获得了操作参数对其生物质低温热解炭化产物的质量分布以及固体产物的质量得率、能量得率和能量密度的影响规律。结果表明：1)随着热解温度的升高和停留时间的增加,生物质炭相比于生物质原料表观体积缩小,而且颜色上明显加深,水分和挥发分含量逐渐降低,固定炭和灰分含量增加,C含量不断增加,H和O含量有不同程度下降,N和S含量有微量变化,低位发热量大幅度提高;2)桑树枝炭的表面膜状结构破损,大块状结构破裂,沉积物明显增多,内部孔隙暴露,且疏水性和研磨特性得到良好改善;3)随着热解温度的升高和停留时间的增加,桑树枝炭的质量得率逐渐下降,而液体和气体产物的质量得率呈现不同变化规律;4)随着热解温度的升高和停留时间的增加,桑树枝炭和稻秆炭的质量得率和能量得率逐渐降低,并且能量得率始终高于质量得率,同时两者的能量密度都有不同程度提高。在自建的生物质／生物质炭再燃脱硝试验装置上,以木片炭和木屑的混合物（WC-A）、稻秆（RS）、桑树枝炭（MT-250/30）和竹炭（BB-275/30）等4种再燃燃料,开展再燃燃料种类、燃料粒径、再燃区温度、初始NO浓度、再燃区停留时间和化学当量比等因素对再燃脱硝效果影响的试验研究,并探讨了再燃条件下NO还原的机理。结果表明：1)不同再燃燃料的脱硝能力不同,其中木片炭与木屑的混合物脱硝效果最好,稻秆和竹炭分别次之,桑树枝炭几乎没有脱硝效果;2)在标准工况下,0～200μm和0～450μm的木片炭和木屑的混合物的脱硝效率为63.4%和60.5%,同时粒径小的再燃燃料的SO2的析出速率明显较快,且其NO的还原率较高;3)再燃脱硝效率随再燃区温度的升高而提高,其中1250℃脱硝效率最高为64.9%;当再燃温度从1050℃升高至1150℃,脱硝效率增长11%,而继续升高到1250℃,只有1.5%的增长;4)初始NO浓度降低,再燃脱硝效率随之降低;5)再燃区停留时间越长,再燃脱硝效果越好,但过度的延长停留时间,并不会明显提高脱硝效率,反而不经济;6)再燃燃料的脱硝效率随着化学当量比的提高而降低,当化学当量比SR2为0.7时,获得最大脱硝效率为64.5%;推荐化学当量比在0.8～0.9之间。

关键词：生物质生物质炭低温热解炭化再燃脱硝

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生物质低温热解炭化特性的实验研究

中国电机工程学报 2012年第S1期32卷 121-126页

作者：王秦超卢平黄震陈丹丹夏良燕郝江涛南京师范大学能源与机械工程学院江苏省南京市210042 南京龙玖环境工程有限公司江苏省南京市210008

采用固定床和螺旋式2种实验装置,以稻秆、桑树枝、杨树枝和竹子等4种生物质为研究对象,在热解温度为250～300℃、停留时间为10～30min条件下进行生物质低温热解炭化特性的实验研究。结果表明:与生物质原料相比,生物质炭的表观体积缩小,... 详细信息

采用固定床和螺旋式2种实验装置,以稻秆、桑树枝、杨树枝和竹子等4种生物质为研究对象,在热解温度为250～300℃、停留时间为10～30min条件下进行生物质低温热解炭化特性的实验研究。结果表明:与生物质原料相比,生物质炭的表观体积缩小,外形收缩,颜色有不同程度加深,O/C质量比下降,热值得到大幅度提高,疏水性和研磨特性得到显著改善。随着热解温度和停留时间的增加,固体产物质量收率不断降低,较高的热解温度有利于气体的生成。桑树枝炭和稻秆炭的质量收率和能量收率随着热解温度的升高不断降低,且在相同热解条件下,生物质的能量收率始终高于质量收率。随着热解温度和停留时间的增加,生物质炭的能量密度不断增加;较低热解温度时,停留时间越长,生物质炭的能量密度增幅越大,但在较高热解温度下,停留时间对生物质炭能量密度增加的效果并不明显。

关键词：生物质生物质炭低温热解炭化能量密度

蒸汽活化生物质焦吸附模拟烟气中SO_2和NO的研究

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燃料化学学报 2013年第5期41卷 627-635页

作者：卢平陆飞树童王秦超南京师范大学能源与机械工程学院江苏南京210042

以麦秆和稻壳生物质为研究对象,在不同的热解温度、热解速率以及蒸汽活化温度条件下制备了生物质焦,采用比表面积与孔隙度分析仪测定生物质焦的比表面积和孔隙结构参数。利用固定床吸附装置,研究了热解温度、热解速率、活化温度和模拟... 详细信息

以麦秆和稻壳生物质为研究对象,在不同的热解温度、热解速率以及蒸汽活化温度条件下制备了生物质焦,采用比表面积与孔隙度分析仪测定生物质焦的比表面积和孔隙结构参数。利用固定床吸附装置,研究了热解温度、热解速率、活化温度和模拟烟气中SO2和NO浓度等因素对生物质焦吸附SO2和NO性能的影响。结果表明,蒸汽活化可以显著提高生物质焦的BET比表面积、D-R比表面积、D-R微孔容积和总孔容,降低其平均孔径,并显著增加蒸汽活化生物质焦对SO2与NO吸附的起始穿透时间和吸附量。快速热解下制得的蒸汽活化焦对SO2和NO的吸附效果优于慢速热解,热解温度为873 K的蒸汽活化焦的吸附性能明显好于热解温度为673与1 073 K的蒸汽活化焦。在973～1 173 K下,随着蒸汽活化温度的提高,蒸汽活化生物质焦对SO2和NO的吸附量呈现先上升后下降的趋势。随着模拟烟气中SO2与NO浓度的降低,蒸汽活化生物质焦对SO2与NO吸附的起始穿透时间延长,但相应的SO2和NO吸附量下降。在873 K、快速热解和1 073 K条件下制得的蒸汽活化麦秆焦对SO2和NO吸附量最大,其值分别为109.02和21.77 mg/g。

关键词：生物质焦蒸汽活化吸附特性 SO2 NO

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生物质炭再燃脱硝特性的试验研究

动力工程学报 2013年第4期33卷 296-302页

作者：王秦超卢平黄震亓海明李臣良南京师范大学能源与机械工程学院南京210042 南京龙玖环境工程有限公司南京210008 黑龙江省轻工建设总公司南京分公司南京210036

以木片炭和木屑混合物(WCC)、稻秆(RS)、桑树枝炭(MBC)和竹炭(BMC)为原料,利用携带流再燃脱硝试验装置,在NO初始体积分数为1×10-4～3×10-4条件下,研究了生物质炭再燃脱硝特性,分析了再燃燃料种类、再燃燃料粒径、再燃区反应温度t2、... 详细信息

以木片炭和木屑混合物(WCC)、稻秆(RS)、桑树枝炭(MBC)和竹炭(BMC)为原料,利用携带流再燃脱硝试验装置,在NO初始体积分数为1×10-4～3×10-4条件下,研究了生物质炭再燃脱硝特性,分析了再燃燃料种类、再燃燃料粒径、再燃区反应温度t2、停留时间τ等因素对再燃脱硝效率的影响.结果表明:对于4种试验用生物质,WCC再燃脱硝效果最好,其脱硝效率为63.4%,RS和BMC次之,MBC没有脱硝效果;随着再燃燃料粒径的减小,再燃脱硝效果趋好;随着NO初始体积分数的减小,再燃脱硝效率降低,当NO初始体积分数低于1×10-4时,RS再燃脱硝效率反而升高;当t2=950～1 250℃时,WCC再燃脱硝效率随再燃区温度的升高而提高;在τ=0.4～0.8s时,随着τ的缩短,生物质再燃脱硝效率下降,当τ=0.4s时,再燃脱硝效率小于10%.为了保证一定的再燃脱硝效率,建议WCC再燃区反应温度和停留时间分别保持在1 150℃和0.8s.

关键词：生物质生物质炭再燃脱硝 NO还原

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浅析三维工厂设计在电力工程项目中的应用

移动信息 2019年第8期 120-122页

作者：王秦超赵超中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司江苏南京210000

本文对三维工厂设计应用现状进行介绍,肯定了三维工厂设计的优越性。通过对国内外三维软件发展现状和趋势进行研究,并结合笔者工作经验着重分析了三维工厂设计对电力工程项目的前期跟踪决策、设计与施工管理、材料采购与管理和项目今后... 详细信息

本文对三维工厂设计应用现状进行介绍,肯定了三维工厂设计的优越性。通过对国内外三维软件发展现状和趋势进行研究,并结合笔者工作经验着重分析了三维工厂设计对电力工程项目的前期跟踪决策、设计与施工管理、材料采购与管理和项目今后的运营维护的影响,旨为三维工厂设计在电力行业的应用发展提出建议。最后,还阐述了基于三维工厂设计平台的未来数字化电厂的概念。

关键词：三维工厂设计电力工程项目 BIM 施工模拟数字化电厂

生物质热解焦对模拟烟气中汞吸附特性的实验研究

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南京师范大学学报（工程技术版） 2012年第2期12卷 36-42页

作者：树童王秦超卢平南京师范大学能源与机械工程学院江苏南京210042

以桑树枝、核桃壳、麦秆和稻秆4种生物质为原料,利用固定床热解实验台制备不同的生物质热解焦,采用比表面积与孔隙度分析仪测量了生物质热解焦的比表面积及其孔隙结构参数.利用固定床吸附实验装置,研究了生物质种类、热解温度、吸附温... 详细信息

以桑树枝、核桃壳、麦秆和稻秆4种生物质为原料,利用固定床热解实验台制备不同的生物质热解焦,采用比表面积与孔隙度分析仪测量了生物质热解焦的比表面积及其孔隙结构参数.利用固定床吸附实验装置,研究了生物质种类、热解温度、吸附温度及汞初始浓度等因素对模拟烟气中汞吸附性能的影响.结果表明:(1)在相同的热解和吸附条件下,核桃壳热解焦的吸附效果最好,其次是桑树枝热解焦和麦秆热解焦,稻秆热解焦的吸附效果最差;(2)在热解温度为400℃～800℃范围内,600℃热解温度下所得生物质热解焦的吸附效果最好,400℃热解焦吸附效果最差;(3)在吸附温度为60℃～120℃的实验范围内,随着吸附温度的升高,单位生物质热解焦汞吸附量明显降低;(4)在汞初始浓度13.5～38.1μg/m3范围内,随着汞初始浓度的增加,单位生物质热解焦汞吸附量有所减小.

关键词：生物质热解热解焦汞吸附特性