富N生物质原料气化过程NOx前驱物生成特性及规律

基于水平管式反应器气化条件,结合化学吸收-分光光度法和X射线光电子能谱(XPS)分析,研究了四种富氮生物质(豆秆(SBS)、稻秆(RS)、玉米秆(CS)和中密度纤维板(MDF))气化过程NO_x前驱物生成特性及规律,对比考察了燃料特性(燃料N官能团、N含量)及气化条件(温度、气化介质)的影响。结果表明,NH_3-N为主要NO_x前驱物并伴随一定量的HCNN,绝大部分形成于初次裂解和二次反应同时进行的挥发分析出阶段。各因素通过影响NO_x前驱物组分生成路径而改变其产率:燃料特性对产率的影响主要体现在N官能团(胺类-N(N-A)类型)稳定性方面,与N含量关系不大,因不稳定N-A在初次裂解中的关键作用,MDF总产率高达74.7%(质量分数),比秸秆类平均总产率高出15%(质量分数);温度和气化介质会影响二次反应中与NO_x前驱物相关的反应路径(特别是加氢氢化反应),秸秆SBS气化,温度从800℃到1000℃,NH_3-N产率从38.9%(质量分数)增加至47.7%(质量分数),HCN-N产率先增加后减少,峰值为18.3%(质量分数),源于各反应路径受温度影响的平衡性;气化介质改变加氢氢化反应,CO_2主要影响HCN-N,起一定抑制作用,H_2O主要影响NH_3-N,起促进作用,因此,通过调节气化介质比例可一定程度改变NO_x前期物组分的选择性。