污泥與生物質混燃過程NOx前驅體形成釋放機理研究

《污泥與生物質混燃過程NOx前驅體形成釋放機理研究》是依託天津大學，由顏蓓蓓擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：污泥與生物質混燃過程NOx前驅體形成釋放機理研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：顏蓓蓓
• 依託單位：天津大學

項目摘要

污泥與生物質混燃可改善污泥燃燒特性，並可彌補生物質直燃發電廠局部原料供應不足的缺陷。但由於污泥含氮量高，秸稈含氮量也較高，故混燃過程NOx排放更為嚴峻。HCN和NH3是NOx生成的重要前驅體，其形成釋放受到複雜因素的影響，因此急需加強混燃過程HCN和NH3形成機理釋放研究。本項目擬採取紅外偏振光譜法和Chemkin模擬研究相結合的方法，研究：污泥與生物質混燃過程中HCN和NH3協同釋放的巨觀表征；污泥中典型金屬成分（Zn、Ni）與HCN和NH3形成釋放的耦合催化作用過程；混燃過程操作參數對HCN和NH3形成釋放影響。本項目旨在利用先進的實驗手段與數值模擬結合，闡明污泥與生物質混燃過程HCN和NH3形成的協同性、多因素對HCN和NH3形成釋放的影響機制，明晰污泥中的典型金屬成分（Zn和Ni）對HCN和NH3的催化轉化作用，為控制生物質與污泥混燃發電工程的NOx排放提供重要的理論指導。

結題摘要

生物質與污泥混合燃燒可實現二者特性互補。但生物質及污泥中較多的氮元素賦存使其混燃過程中產生嚴重的含氮污染物釋放問題。基於此，本項目根據燃燒進程分階段探究含氮污染物遷移釋放規律、無焰燃燒過程含氮污染物釋放規律，及金屬汞元素的遷移路徑。 1、生物質與污泥混燃過程NO釋放特性。探究燃燒初期熱解過程中加熱速率、由摻混比決定的燃料內部特性（O/N比、H/N比）及熱解氣氛對NO釋放特性的影響，同時利用灰色關聯分析探究各因素與NO釋放的關聯程度。在此基礎上，進行生物質/污泥實際混燃實驗，探究摻混比、污泥含水率等因素對NO釋放的影響機制。結果表明：生物質、污泥混燃及混合熱解對NO釋放均存在顯著協同作用。在共熱解過程中，由摻混比決定的原料O/N比對NO釋放影響最為顯著。在混燃過程中污泥含水率通過反應溫度及揮發分析出特性影響NO釋放。 2、無焰燃燒過程含氮污染物釋放規律。自行設計實驗裝置，採用正交實驗方法研究生物質揮發分無焰燃燒可行性及含氮污染物釋放規律。結果表明：在常溫空氣情況下，利用強射流卷吸和湍流燃燒，可以實現無焰燃燒反應，且存在於煙氣中的NO濃度遠低於傳統燃燒。同時NO的排放會隨著爐膛預熱溫度的提高而上升，隨燃燒當量比提高而下降。 3、並利用Chemkin模擬平台探究生物質/污泥混燃過程金屬Hg遷移路徑。結果表明：揮發性元素Hg在污泥焚燒過程中在高溫段主要以單質汞的形態存在，在較低溫度下表現為Hg2+。 在本項目支持下，獲國家科技進步獎 二等獎（第9獲獎人），獲天津市技術發明一等獎（第5獲獎人，已公示），獲天津市創新人才推進計畫青年科技優秀人才稱號，出版專著1部（獲國家科學技術學術著作出版基金獎），發表SCI論文1篇，申請受理髮明專利2項，投稿SCI論文2篇。