添加剂对劣质煤燃烧时脱硝脱汞效率的影响

发布时间：2020-05-31 16:42

【摘要】：采用微波辅助溶胶凝胶法制备了改性Ti02,将劣质煤进行混煤后在管式炉中与添加剂进行脱硝脱汞性能实验。研究了生物质、钙基添加剂和改性Ti02催化剂对混煤燃烧时脱硝脱汞效率的影响。对改性TiO2进行了 XRD、BET、SEM、EDS、和XPS表征分析。对生物质进行了 FT-IR分析,对确定方案样品进行TG-DTG分析。收集样品灰进行成分分析,判别磨损程度。对混焦进行BET、SEM分析。通过多种方式对实验结果进行分析论证,以求得到真实可行的结论,为实际应用打下基础。实验选定A/C=4.5:5.5为实验煤种;加入m煤m油=7:3的油菜秸秆;Ca/S=2.3的碳酸钙锻烧成的氧化钙;煤样质量的8%的Nd-Ti02(Nd掺杂量为1%,锻烧温度为500℃),在管式炉中以850℃的燃烧温度燃烧,脱硝效率最高为85.66%。将最优方案在不同气氛中运用发现效率与氧含量成正比。混煤与添加剂燃烧脱汞的实验结果表明,选择脱硝时的最优方案,Hg0去除效率最高为72.66%;比未添加Nd-Ti02时Hg0去除效率提高了 14.11%。说明最优方案可以在同一实验装置和实验条件下实现同时脱硝脱汞。最优方案还适用于不同硫分的煤种,适用度广具有应用价值。通过催化剂的表征可以得出:稀土离子Nd3+掺入在一定程度上造成晶体表面发生微小畸变但未改变其晶型结构。Nd的存在使催化剂的比表面积显著提高。同时孔容明显增大,孔径减小。较高的孔容能够增加降解物的吸附量,且其较高的比表面积可增大与降解底物的接触面积,从而提高催化性能,提高脱硝脱汞效率。微波辅助溶胶凝胶法制得的样品成型较好,Nd-TiO2催化剂表面平整,结构致密,无开裂现象,颗粒分布比较均匀。Nd元素含量为0.31%,实现了 Nd的掺杂,并以+3价态形式存在。表征结果很好的解释了实验现象。通过对混焦进行分析发现,加入生物质以后焦的比表面积和孔容增加,提高了 NO的吸附脱除效率。通过对生物质进行红外分析得出,生物质均是[-OH]官能团含量最高,所含的羟基易与金属离子进行配位络合反应以及离子交换反应,从而达到脱汞的目的。钙基因本身具有降低煤热解过程中熔聚的特性及催化脱烷基和脱氢特性,使煤温和气化产物焦比表面积具有增大的趋势,提高脱硝脱汞效率。Nd-TiO2与焦表面含氧官能团进行物理化学反应,使焦表面同时存在物理吸附和化学催化反应,表面的活性位点增多,使其对NOx进行催化还原,对Hg0进行催化氧化。通过对煤灰进行成分分析发现,生物质、钙基、催化剂的添加提高了脱硝脱汞效率,降低了对锅炉的磨损。通过对方案的热重分析发现,着火温度和燃尽温度都提前了,有效的节省了资源,提高了利用率。
【图文】：

逑的试样平铺在小瓷舟内，连接好吸收瓶后将其推入陶瓷管中，恒温燃烧逡逑６０ｍｉｎ。实验装置图如图２－１所示逡逑１５逦逦！逡逑逦邋逦邋逦邋逦邋１７逦逦■、、邋邋—ｉ邋恧邋Ｓ＇邋１逡逑１６邋＞．；——；…｜逡逑ｉ邋］＇＼邋２邋］＇＼邋！邋］＇＼逦＼逦＼邋—丁邋／？ｉｒ逡逑丨－逡逑人邋ＬNB—ｌ－邋Ｊ－ｋ邋ｌ－邋Ｘ．邋Ｘ－逡逑■逦—逦Ｉ邋Ｉ邋？邋ｉ邋？邋—邋ｙ邋？邋—邋Ｉ邋■邋—邋Ｉ邋Ｉ邋■■邋Ｉ邋Ｉ邋Ｍ邋Ｉ邋Ｉ逡逑＼邋＼逦ＬＺ邋２邋Ｌｌ邋」°邋Ｊ」逡逑３逦＿＿６逦」逦Ｘ＼／邋４逡逑图２－１煤、生物质混燃脱硝脱汞实验装置系统图逡逑１－ＮＣｈ吸收瓶：２－氧化瓶；３－冰水浴漕：４－ＫＣ卜溶液：５－ＨＮ０３－Ｈ２０２溶液；逡逑６－Ｈ２Ｓ0４／ＫＭｎ０４溶液；７－燃烧炉；８－燃烧管；９－瓷舟；１０－流量计；１１－贮气瓶；１２－推棒；逡逑１３－翻胶帽；１４－Ｔ型管；１５－温度控制器；１６－橡皮塞；１７－热电偶逡逑实验中以煤单独燃烧释放的ＮＯ含量和Ｈｇ（１含量为基准值，通过测定加逡逑入各种添加剂后不同工况下的ＮＯ浓度和Ｈ＃浓度，计算脱硝、脱汞效率。逡逑？７＝＾ｌＺ＾ｘ１００％逡逑ｃｏ逦（２－１）逡逑式中ｃｖ逦０．５ｇ煤燃烧产生烟气中的ＮＯ邋（ｍｇ／ｍ３）或Ｈｇ＞ｇ／ｍ３）；逡逑ｃ——有添加剂时不同工况下试样燃烧产生烟气的ＮＯ邋（ｍｇ／ｍ３）或ＨｇＱ逡逑（ｎｇ／ｍ３）。逡逑根据文献选定各实验参数：逡逑煤种：Ａ煤、Ｃ煤、Ａ煤与Ｃ煤不同比例的混煤、山西煤；逡逑生物质：河北玉米芯、榛子壳、油菜秸秆、椰壳、酸枣木；逡逑煤与生物质的掺混比例：８：２、７：３、６：４邋（煤的质量保持不变

（若室温低于２０°Ｃ时，放置４０ｍｉｎ以上）。在波长５４０ｎｍ处，用ｌｃｍ比色皿，逡逑以水为参比测定各吸光度。扣除空白样的吸光度以后，对应ＮＯ：？的浓度（ｕｇ／ｍＬ），逡逑用最小二乘法计算标准曲线的回归方亚硝酸钠标准曲线见图２－２。逡逑０．５邋－逡逑■逡逑ｙ＝０．９４０２ｘ＋０．００４逡逑０４邋－逦，逡逑Ｒ２＝０．９９９６邋ｙ逡逑０．３邋－逡逑ｍ邋，逡逑０．２邋－逡逑０．１邋－逡逑Ｉ逦Ｉ逦ＩＩＩ！逡逑０．０逦０１逦０．２逦０邋３逦０．４逦０邋５逡逑标曲逡逑图２－２亚硝酸钠标准曲线逡逑按（２－２）计算ＮＯ浓度：逡逑—氧化氮（以邋ＮＣｈ计，ｍｇ／ｍ３）邋ｃｍ＝（Ｊ＇逦Ｊ邋0逦（２－２）逡逑式中邋＾一烟气中ＮＯ浓度，，ｍｇ／ｎｉ３；逡逑山一串联第二支吸收瓶中样品溶液吸光度；逡逑试样空白溶液吸光度；逡逑／＞，ａ—标准曲线斜率和截距；逡逑－９－逡逑
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X773

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本文编号：2690160