微型流化床中萘裂解生成小分子气体的反应动力学研究

气化是煤、生物质以及其他含碳燃料高值化利用的有效途径之一。为了考察气化过程中焦油的反应转化特性,选取萘作为焦油模型化合物,以流化催化裂化(fluid catalytic cracking,FCC)催化剂及褐煤热解焦作为接触裂解载体,利用微型流化床考察流化条件下萘催化裂解反应规律,并采用Friedman法和积分法计算萘裂解生成CH4和H2等典型气体组分的动力学参数。结果表明,FCC催化剂与褐煤焦均对萘裂解有明显的催化效果,褐煤焦用于萘裂解的反应活化能整体数值低于FCC催化剂。FCC催化剂裂解萘生成H2符合三维扩散(球形对称)模型,生成CH4符合成核与生长(n=2/3)模型。相应地,褐煤焦裂解萘反应生成H2和CH4分别采用收缩几何形状(圆柱形对称)和三维扩散(圆柱形对称)具有较好的拟合度。

油泥焦流化床燃烧NO_x释放特性及控制

为无害化处理油泥焦,采用小型流化床反应器,研究了不同温度、不同颗粒粒径下油泥焦的燃烧氮氧化物释放特性,并借助空气分级燃烧技术降低NOx排放。SEM电镜和物理吸附结果表明,油泥焦颗粒表面结构致密、孔道稀疏,不利于其内部有机质充分燃烧。燃烧实验结果表明,油泥焦燃烧产生的NOx主要来源于焦炭氮,来自挥发性氮的较少。适当降低燃烧温度、减小颗粒粒径既能保证油泥焦充分燃烧,又能抑制氮氧化物排放。实施空气分级燃烧时,通过优化过量空气系数、二次风比例和二次风入口位置,能够获得显著的NOx减排效果,同时可以有效抑制飞灰产生,有助于烟气终极处理。

油泥焦与褐煤共燃特性及动力学

采用热重分析法研究了不同升温速率下油泥焦、褐煤及其混合物燃烧特性,并利用Kissinger-AkahiraSunose(KAS)、Flynn-Wall-Ozawa(FWO)和Friedma(FR)等方法计算其燃烧动力学参数。结果表明,油泥焦燃烧主要是固定碳燃烧过程,而褐煤燃烧是挥发分和少量固定碳连续燃烧的过程。褐煤比油泥焦具有更好的燃烧特性,平均活化能更低。油泥焦和褐煤共燃过程中存在明显的协同促进作用,当混合燃料中褐煤占比为75%时协同促进效应达到最强。通过比较KAS、FWO和FR的结果发现,FR法能够更好地体现反应变化的趋势,而KAS法和FWO法的结果具有较高的准确性。通过比较油泥焦和褐煤共燃动力学参数的理论计算值与实验计算值发现,利用热重分析预测混合燃料的燃烧性质具有较高的可靠性,对油泥焦与褐煤共燃技术的应用具有重要的指导作用。