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添加剂对典型混煤燃烧时氮氧化物排放的影响研究

添加剂对典型混煤燃烧时氮氧化物排放的影响研究

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作者：付豪华北电力大学

学位级别：硕士

在煤燃烧的过程中,加入三种添加剂——脱硫剂氧化钙、催化剂二氧化钛、生物质,既能优化煤的燃烧过程,又能减少nox的排放。本文研究了三种添加剂对煤燃烧的影响规律及其之间复杂的相互作用,并深入研究了其影响机理,对于特定混煤脱硝减排... 详细信息

在煤燃烧的过程中,加入三种添加剂——脱硫剂氧化钙、催化剂二氧化钛、生物质,既能优化煤的燃烧过程,又能减少nox的排放。本文研究了三种添加剂对煤燃烧的影响规律及其之间复杂的相互作用,并深入研究了其影响机理,对于特定混煤脱硝减排有着较好的借鉴作用。基于现有条件,在小型卧式管式炉上进行混煤燃烧实验,确定掺杂Cu元素、掺杂量为1%的Cu-Ti O在添加量为6%脱硝效果最好,在此基础上探究了多种混煤nox的排放规律,分析得出了催化剂对于混煤的适用范围:挥发分的含量大于15%、固定碳的含量小于70%。随后又探究了生物质种类对nox排放的影响,适用于木质素含量高于40%的生物质。经过计算发现,相比于纯煤添加Ca O的一组,加入催化剂后的脱硝效率可达48.48%,几种生物质中添加核桃壳的一组脱硝效果最好,总的脱硝效率高达73.90%,排放的nox浓度只有38.74mg/m,达到了超低排放的标准。此外,O/CO混合气氛下的煤样nox排放实验证明了二氧化碳的添加确实能减少nox的排放。为了深入分析机理,进行了一系列的表征分析。氧气氛围下的煤样热重分析阐明了不同添加剂对煤样燃烧性能的影响及其相互作用机理,CO/O气氛条件下的TG-DSC分析从侧面分析了催化剂催化nox转化的机理,与纯氧对比也能看出燃烧特性的不同。催化剂经过高温烟气后的产物分析也表明催化剂单独使用并无脱硫效果,在Ca O存在的情况下能够表现出协助脱硫的效果,且Ca O表面存在的游离-OH又能反过来协助其催化脱硝,提高其活性。通过XRD、XPS、BET对制备的催化剂进行了微观形貌及化学组分分析,结果表明经过Cu元素掺杂的催化剂粒径减小、比表面积增大,掺杂的Cu以+2价形式存在,经过H-TPR以及O-TPO测试表明,掺杂的Cu能够显著提高催化剂的氧化、还原性能。对燃烧过程中形成的煤焦分析则表明不同添加剂对形成煤焦发挥的异相还原作用的影响。此外灰分的XRF分析也进一步验证的Ca O的固硫作用,催化剂协助脱硫作用,尤其是能够显著改善煤灰结渣性能,煤灰的XRD分析则是表明煤灰中加入的催化剂的存在及Ca O的固硫作用。

关键词：添加剂 Cu-TiO2 O2/CO2 nox排放规律

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