《生物質燃燒中氣相KCl/HCl/NOx/SO2一體化協同脫除機理研究》是依託山東大學，由韓奎華擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：生物質燃燒中氣相KCl/HCl/NOx/SO2一體化協同脫除機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：韓奎華
- 依託單位：山東大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
生物質直燃發電是生物質能規模化利用的主要技術之一，生物質鍋爐燃燒產生的氣相KCl會導致過熱器嚴重積灰腐蝕，另外，隨著火電廠大氣污染物排放新標準的實施，NOx、SO2等污染物將受到更嚴格的排放控制。基於解決KCl沉積腐蝕聯合控制污染物排放的理念，本項目擬對生物質燃燒產生的氣相KCl/HCl/NOx/SO2一體化協同脫除特性與機理進行研究，採用磷酸銨鹽將KCl轉化為低腐蝕性的磷酸鹽和HCl，氨基兼顧還原NOx；探索氣相鹼金屬化合物、鐵基添加劑、乙醇等對三聚氰酸在低於850℃的選擇性非催化脫硝的影響及特性；探索電石渣等鈣基廢棄物脫除HCl/SO2特性，揭示脫除反應規律與機理；基於反應溫度、反應氣氛和反應過程，確立協同脫除條件。本項目的研究可促進燃燒中鹼金屬氯鹽、重金屬氯鹽以及硫氮污染物控制理論的發展，為生物質、垃圾、污泥等燃燒產生的類似污染物的控制提供理論基礎和技術指導。
結題摘要
生物質富含鹼金屬，尤其秸稈類生物質，灰熔點低，燃燒產生的氣相KCl等會導致過受熱面嚴重積灰腐蝕，成為燃燒利用的技術瓶頸。本項目對生物質燃燒過程中KCl/HCl/NOx/SO2協同脫除特性與機理進行研究。主要內容：⑴磷酸銨鹽控制生物質燃燒過程中鉀排放的研究。①採用熱力學化學平衡分析方法和沉降爐實驗研究NH4H2PO4（ADP）和KCl反應特性。典型實驗條件下未檢出KCl、鉀元素的磷酸鹽化產物為磷酸氫二鉀、偏磷酸鉀等。ADP可以用於生物質煙氣脫鉀。②添加ADP對稻桿灰中固鉀和氣相鉀析出的影響規律。1000℃燃燒時，添加磷酸銨鹽可使稻草鉀析出率從38%降低為12%，灰的固鉀率顯著提高。添加ADP可實現富鉀生物質燃燒中固鉀、顯著減少氣相鉀的釋放。③磷酸銨鹽對生物質灰熔融性的影響。ADP可將生物質中部分鉀轉化為相對穩定的復鹽K2CaP2O7，大幅提高秸稈灰特徵熔融溫度，能有效抑制灰熔融和燒結。④ADP對生物質炭化及其炭燃燒鉀析出的影響規律。生物質炭燃燒鉀析出率在34.6%~44.0%，而添加ADP的稻草炭化產物燃燒鉀析出率3.2%~9.0%。添加ADP炭化能夠明顯減少其燃燒過程中鉀析出。⑵三聚氰酸等還原劑選擇性非催化脫硝特性及添加劑研究。得出三聚氰酸脫硝的適宜工況參數：溫度視窗876~1150 ℃，最佳反應溫度約為900~950℃，脫硝效率為83.1%。鈉鹽、鐵鹽和ADP等5種添加劑對三聚氰酸脫硝均有一定的抑制作用，不能向低溫方向拓展溫度視窗。另外，研究了O2/CO2氣氛下NH3選擇性非催化還原特性以及添加劑碳酸鈉、乙醇和氯化鐵對脫硝的影響和作用機理。⑶實驗研究了赤泥、白泥和電石渣對玉米稈、棉稈和稻稈燃燒脫氯的影響，在400-800ºC的條件下脫氯效率隨著溫度的升高逐漸升高，其中白泥在800ºC時對稻稈和棉桿和的脫氯效率分別為42.5%和37.6%。但是超過800ºC，隨著溫度的繼續升高，脫氯效率反而降低。⑷ADP和鈣基添加劑對生物質炭化及其燃燒SO2、NO排放的影響。ADP可以顯著的提富鉀生物質及炭的灰軟化溫度。添加劑可以明顯的抑制生物質及炭的SO2排放，可以不同程度的提高NO的排放濃度。生物質預添加磷酸銨鹽熱解或燃燒可以減少氣相鉀的釋放，改善灰熔融性，採用磷酸銨鹽、鈣基吸收劑和選擇性非催化還原耦合脫除煙氣KCl/HCl/NOx/SO2，有助於形成協同控制排放的技術。
