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Ca-L脱碳烟气环境下干化污泥热化学反应及协同脱硝实验研究

Ca-L脱碳烟气环境下干化污泥热化学反应及协同脱硝实验研究

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作者：曹嵩山安徽工业大学

学位级别：硕士

CO排放引起的温室效应已经严重影响到人类的生存与发展,低碳减排已成为必然趋势。钙基循环法(Ca-L)是有效吸收电厂烟气中CO的技术之一,但存在捕捉CO过程中释放的大量热量随烟气排出,产生能源浪费的现象,另外,Ca-L脱碳烟气中仍含有大量N... 详细信息

CO排放引起的温室效应已经严重影响到人类的生存与发展,低碳减排已成为必然趋势。钙基循环法(Ca-L)是有效吸收电厂烟气中CO的技术之一,但存在捕捉CO过程中释放的大量热量随烟气排出,产生能源浪费的现象,另外,Ca-L脱碳烟气中仍含有大量NOx,造成了环境污染。这两方面的问题限制了钙基循环法的进一步应用。本文提出了利用Ca-L脱碳烟气提供的热量和还原性环境,选用干化市政污泥,进行污泥焦的制备和Ca-L脱碳烟气中NOx的协同脱除,同时实现污泥的资源化利用。本文利用自行搭建的大物料量热重实验台和孔径分析仪等设备从以下三个方面展开了研究:(1)研究干化污泥在脱碳气氛下的热化学反应特性,建立反应动力学模型;(2)研究制焦条件对污泥焦孔隙特性及分形机理的影响规律;(3)研究干化污泥脱硝特性及污泥焦中的氮迁移规律。在自行搭建的大物料量热重实验台研究了Ca-L脱碳烟气中污泥在不同工况(升温速率,CO浓度和氧含量)下的热化学反应特性,并建立了反应动力学模型。研究结果表明:污泥的失重峰、着火温度和燃尽温度随升温速率的增加向高温区移动,随氧含量和CO浓度的增加向低温区移动。由动力学分析可知,反应级数模型适合污泥的大物料量热重实验。表观活化能E和指前因子A随升温速率和氧含量的增加而增加,随CO浓度的增加而减小。在快速制焦实验台研究了Ca-L脱碳烟气中制焦条件对污泥焦的孔隙结构影响并求解其分形维数D。研究结果表明:制焦温度越高,污泥焦的孔隙结构越发达;随制焦时间的增加,污泥焦的孔隙结构和比表面积先发展后破坏;脱碳烟气中氧含量和CO浓度的增加,不利于污泥焦孔隙结构的发展。根据分形机理的研究发现,污泥焦的分形维数D变化规律和孔隙结构发展规律一致。在脱硝实验台研究了Ca-L脱碳烟气中干化污泥的脱硝特性及污泥焦中的氮迁移规律。研究结果表明:随反应温度和NO初始浓度的增加,污泥脱硝率增加;随氧含量的增加,污泥和污泥焦的脱硝率降低,污泥焦的脱硝贡献率不容忽视;酸洗脱灰后污泥焦的脱硝率得到略微提升。污泥中主要含有P-N、N-6、N-5、N-Q四种含氮官能团,其中P-N最多。随着氧含量的增加,脱硝反应剩余焦样中含氮官能团中:N-6、N-5和N-Q含量减少,N-X含量增多。

关键词： Ca-L脱碳烟气大物料量热重热化学反应污泥焦脱硝

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改性污泥在Ca-L工艺再生反应器中燃烧特性及对碳酸钙分解的影响研究

改性污泥在Ca-L工艺再生反应器中燃烧特性及对碳酸钙分解的影响研...

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作者：吴青安徽工业大学

学位级别：硕士

钙基循环法是捕集火电厂烟气中CO有效技术之一,碳酸钙在再生反应器中分解需要使用煤炭的富氧燃烧提供热量,既浪费能源,也使得燃烧污染物SO混入浓缩气中不利于CO提纯,同时使再生的钙基吸收剂中毒失活。本文提出使用低硫含量的干化市政污... 详细信息

钙基循环法是捕集火电厂烟气中CO有效技术之一,碳酸钙在再生反应器中分解需要使用煤炭的富氧燃烧提供热量,既浪费能源,也使得燃烧污染物SO混入浓缩气中不利于CO提纯,同时使再生的钙基吸收剂中毒失活。本文提出使用低硫含量的干化市政污泥作为替代燃料,对其进行水热处理降低燃料中氮含量,减少燃烧过程中NOx的排放,从而实现污泥的清洁资源化利用。本文利用了自行搭建的大物料量热重分析仪、竖式反应炉以及化学吸附仪等设备依次进行了以下三个方面的研究:(1)不同富氧气氛下干化污泥的热化学反应,分析干化污泥在O/CO气氛下的燃烧特性;(2)改性污泥的低氮处理及其燃烧特性研究,分析水热反应对降低污泥氮含量的影响,并建立改性污泥的燃烧反应动力学模型;(3)干化和改性污泥的燃烧对碳酸钙分解的影响。在自行搭建的大物料热重分析仪上研究了O/N和O/CO气氛下污泥的燃烧特性。研究结果表明:O/CO气氛促进了污泥的燃烧,污泥燃烧气氛在O/CO为30%/70%时,各燃烧特征温度均较低,燃烧特性指数S最大值为18.78×10(min·C)。使用反应釜对污泥进行水热处理,在竖式固定床反应炉上研究改性污泥的脱氮效果,分别使用大物料量热重和常规热重分析仪比较研究改性污泥低氮处理及燃烧特性。研究结果表明:随着水热温度的升高,改性污泥中氮含量逐渐降低。随着水热温度的增加,改性污泥的燃烧特性指数逐渐下降。水热处理是减少O/CO气氛下污泥燃烧产生NOx排放的有效方法。当水热温度从200 C升高到280 C时,改性污泥燃烧排放NOx的减少率从6.05%显着增加到40.46%。在水平管式炉以及化学吸附仪和裂解-气质联用仪上研究污泥燃烧对碳酸钙分解的影响。研究结果表明:在CaCO分解过程中形成了良好的孔结构。这促进了污泥燃烧过程中释放的有机物的吸附,并降低了CaCO的相对分解率。

关键词： Ca-L 改性污泥大物料量热重碳酸钙分解 NOx排放有机物吸附

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