快速热解条件下生物焦对单质汞吸附特性影响的试验研究
发布时间：2021-05-20 12:54
针对燃煤电厂所排放的汞污染,活性炭汞吸附剂喷射法具有较好的效果。但是,活性炭成本较高导致该技术无法大面积推广。生物焦由于具有较好的孔隙结构及丰富的表面化学特性已成为极具发展潜力的活性炭替代品。燃煤电厂烟道的高温贫氧环境,可为生物质的热解提供必要的能量,将生物质喷射入尾部烟道完成生物焦的制备,并随烟气流动在适宜的温度区间吸附烟气中的单质汞。由于生物焦的制备时间极短,与快速热解的特点相吻合,所以,有必要研究快速热解条件下制备的生物焦对单质汞的吸附性能。本论文采用核桃壳生物质为原料在自行设计的滴管炉试验台上进行快速热解制取生物焦,利用热重分析仪、氮气吸附脱附仪、FT-IR分析仪、VM-3000汞测量仪对生物焦的微观特性及吸附特性进行了表征分析。本论文自行设计了一套快速热解实验装置,可实现生物质的连续变温热解,生物质颗粒在其中停留时间可达4-6s。通过对不同粒径范围的生物质研究表明,106-150μm的生物质所制备的生物焦吸附性能最佳,生物质在下降过程中会发生了颗粒团聚现象,粒径越小颗粒团聚程度越强,阻碍传质传热过程,不利于孔隙结构的发展。此外,随热解温度的提高,生物焦汞吸附性能及孔隙结构参数...
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 汞的理化特性及其在环境中的赋存形态
1.1.1 汞的理化特性
1.1.2 汞的赋存形态
1.2 汞污染的成因及危害
1.3 汞减排技术
1.3.1 燃烧前脱汞
1.3.2 燃烧中脱汞
1.3.3 燃烧后烟气脱汞
1.4 生物质热解技术
1.5 滴管炉平台的研究现状及发展趋势
1.6 生物焦汞吸附特性的研究现状
1.6.1 生物焦孔隙结构对汞吸附特性的影响
1.6.2 生物焦微量元素对汞吸附特性的影响
1.6.3 生物焦表面官能团和卤素组分的影响
1.6.4 吸附条件对生物焦汞吸附特性的影响
1.7 课题意义及主要研究内容
第二章 研究对象与方法
2.1 快速热解试验系统的设计
2.1.1 快速热解实验系统设计思路
2.1.2 生物质颗粒沉降过程中的受力分析
2.1.3 给料系统的选取与设计
2.1.4 快速热解炉体设计
2.1.5 生物焦收集装置的设计
2.2 样品的制备
2.2.1 热解特性研究
2.2.2 氮气吸附脱附仪
2.2.3 傅里叶变换红外光谱仪
2.2.4 扫描电镜
2.3 气态单质汞吸附实验系统
2.3.1 汞吸附试验台
2.3.2 汞浓度测量仪器
2.3.3 生物焦的汞吸附性能表征
2.4 吸附动力学方程
2.5 本章小结
第三章 热解条件对生物焦微观特性的影响研究
3.1 热解特性
3.2 生物焦的元素组成
3.3 孔隙结构分析
3.3.1 热解温区及粒径对生物焦孔隙结构影响
3.3.2 热解气氛对生物焦孔隙结构影响
3.4 表面官能团分析
3.4.1 热解温区对生物焦表面官能团影响
3.4.2 热解气氛对生物焦表面官能团影响
3.5 微观形貌分析
3.6 本章小结
第四章 热解条件对生物焦汞吸附性能的影响研究
4.1 不同粒径及热解温区生物焦汞吸附特性研究
4.1.1 500-700℃不同粒径条件下生物焦汞吸附性能
4.1.2 600-800℃不同粒径条件下生物焦汞吸附性能
4.1.3 700-900℃不同粒径条件下生物焦汞吸附性能
4.1.4 800-1000℃不同粒径条件下生物焦汞吸附性能
4.2 热解气氛对生物焦汞吸附特性的影响
4.2.1 含氧热解气氛
4.2.2 含二氧化碳热解气氛
4.3 吸附动力学研究
4.4 本章小结
第五章 吸附条件对生物焦汞吸附特性的影响研究
5.1 吸附温度对生物焦汞吸附特性的影响
5.2 初始汞浓度对生物焦汞吸附特性的影响
5.3 吸附气氛对生物焦汞吸附特性的影响
5.3.1 含氧吸附气氛
5.3.2 二氧化硫吸附气氛
5.3.3 二氧化碳吸附气氛
5.4 吸附动力学研究
5.5 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 研究结论
6.2 研究展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间的学术研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于燃煤电厂“近零排放”的大气污染物排放限值探讨[J]. 王树民,余学海,顾永正,袁军,张翼,陈寅彪,柴发合. 环境科学研究. 2018(06)
[2]不同制备条件对生物焦汞吸附特性及吸附动力学的影响[J]. 贾里,李犇,徐樑,郑仙荣,乔晓磊,樊保国. 环境工程学报. 2018(01)
[3]电站燃煤锅炉飞灰特性对其吸附汞能力的影响[J]. 樊保国,贾里,李晓栋,刘军娥,郑仙荣,金燕. 动力工程学报. 2016(08)
[4]燃煤烟气多污染物联合脱除技术分析[J]. 李苇林,苏军划,沈煜晖,谷吉林. 华电技术. 2015(10)
[5]活性炭表面含氧官能团对汞吸附的作用[J]. 张璧,罗光前,徐萍,余桥,邱勇,吴辉,姚洪. 工程热物理学报. 2015(07)
[6]电厂煤粉锅炉汞排放特性研究[J]. 樊保国,刘军娥,乔晓磊,贾里,金燕. 环境污染与防治. 2014(07)
[7]烟气脱汞技术研究进展[J]. 程广文,张强,白博峰. 热力发电. 2013(09)
[8]卤化铵盐改性生物质稻壳焦的汞吸附特性[J]. 朱纯,段钰锋,尹建军,冒咏秋,王卉,韦红旗. 东南大学学报(自然科学版). 2013(01)
[9]竹炭脱除单质汞的特性研究[J]. 谭增强,邱建荣,苏胜,向军. 华中科技大学学报(自然科学版). 2012(06)
[10]生物质热解焦对模拟烟气中汞吸附特性的实验研究[J]. 树童,王秦超,卢平. 南京师范大学学报(工程技术版). 2012(02)
硕士论文
[1]基于颗粒受力的粗颗粒沉降性质研究[D]. 姚国新.江西理工大学 2014
[2]燃烧方式对汞分布规律影响的研究[D]. 刘军娥.太原理工大学 2014
[3]生物质快速热解特性试验研究[D]. 姚娜.哈尔滨工业大学 2008
[4]生物质燃烧过程中碱金属析出的实验研究[D]. 徐婧.浙江大学 2006
本文编号：3197789
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 汞的理化特性及其在环境中的赋存形态
1.1.1 汞的理化特性
1.1.2 汞的赋存形态
1.2 汞污染的成因及危害
1.3 汞减排技术
1.3.1 燃烧前脱汞
1.3.2 燃烧中脱汞
1.3.3 燃烧后烟气脱汞
1.4 生物质热解技术
1.5 滴管炉平台的研究现状及发展趋势
1.6 生物焦汞吸附特性的研究现状
1.6.1 生物焦孔隙结构对汞吸附特性的影响
1.6.2 生物焦微量元素对汞吸附特性的影响
1.6.3 生物焦表面官能团和卤素组分的影响
1.6.4 吸附条件对生物焦汞吸附特性的影响
1.7 课题意义及主要研究内容
第二章 研究对象与方法
2.1 快速热解试验系统的设计
2.1.1 快速热解实验系统设计思路
2.1.2 生物质颗粒沉降过程中的受力分析
2.1.3 给料系统的选取与设计
2.1.4 快速热解炉体设计
2.1.5 生物焦收集装置的设计
2.2 样品的制备
2.2.1 热解特性研究
2.2.2 氮气吸附脱附仪
2.2.3 傅里叶变换红外光谱仪
2.2.4 扫描电镜
2.3 气态单质汞吸附实验系统
2.3.1 汞吸附试验台
2.3.2 汞浓度测量仪器
2.3.3 生物焦的汞吸附性能表征
2.4 吸附动力学方程
2.5 本章小结
第三章 热解条件对生物焦微观特性的影响研究
3.1 热解特性
3.2 生物焦的元素组成
3.3 孔隙结构分析
3.3.1 热解温区及粒径对生物焦孔隙结构影响
3.3.2 热解气氛对生物焦孔隙结构影响
3.4 表面官能团分析
3.4.1 热解温区对生物焦表面官能团影响
3.4.2 热解气氛对生物焦表面官能团影响
3.5 微观形貌分析
3.6 本章小结
第四章 热解条件对生物焦汞吸附性能的影响研究
4.1 不同粒径及热解温区生物焦汞吸附特性研究
4.1.1 500-700℃不同粒径条件下生物焦汞吸附性能
4.1.2 600-800℃不同粒径条件下生物焦汞吸附性能
4.1.3 700-900℃不同粒径条件下生物焦汞吸附性能
4.1.4 800-1000℃不同粒径条件下生物焦汞吸附性能
4.2 热解气氛对生物焦汞吸附特性的影响
4.2.1 含氧热解气氛
4.2.2 含二氧化碳热解气氛
4.3 吸附动力学研究
4.4 本章小结
第五章 吸附条件对生物焦汞吸附特性的影响研究
5.1 吸附温度对生物焦汞吸附特性的影响
5.2 初始汞浓度对生物焦汞吸附特性的影响
5.3 吸附气氛对生物焦汞吸附特性的影响
5.3.1 含氧吸附气氛
5.3.2 二氧化硫吸附气氛
5.3.3 二氧化碳吸附气氛
5.4 吸附动力学研究
5.5 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 研究结论
6.2 研究展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间的学术研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于燃煤电厂“近零排放”的大气污染物排放限值探讨[J]. 王树民,余学海,顾永正,袁军,张翼,陈寅彪,柴发合. 环境科学研究. 2018(06)
[2]不同制备条件对生物焦汞吸附特性及吸附动力学的影响[J]. 贾里,李犇,徐樑,郑仙荣,乔晓磊,樊保国. 环境工程学报. 2018(01)
[3]电站燃煤锅炉飞灰特性对其吸附汞能力的影响[J]. 樊保国,贾里,李晓栋,刘军娥,郑仙荣,金燕. 动力工程学报. 2016(08)
[4]燃煤烟气多污染物联合脱除技术分析[J]. 李苇林,苏军划,沈煜晖,谷吉林. 华电技术. 2015(10)
[5]活性炭表面含氧官能团对汞吸附的作用[J]. 张璧,罗光前,徐萍,余桥,邱勇,吴辉,姚洪. 工程热物理学报. 2015(07)
[6]电厂煤粉锅炉汞排放特性研究[J]. 樊保国,刘军娥,乔晓磊,贾里,金燕. 环境污染与防治. 2014(07)
[7]烟气脱汞技术研究进展[J]. 程广文,张强,白博峰. 热力发电. 2013(09)
[8]卤化铵盐改性生物质稻壳焦的汞吸附特性[J]. 朱纯,段钰锋,尹建军,冒咏秋,王卉,韦红旗. 东南大学学报(自然科学版). 2013(01)
[9]竹炭脱除单质汞的特性研究[J]. 谭增强,邱建荣,苏胜,向军. 华中科技大学学报(自然科学版). 2012(06)
[10]生物质热解焦对模拟烟气中汞吸附特性的实验研究[J]. 树童,王秦超,卢平. 南京师范大学学报(工程技术版). 2012(02)
硕士论文
[1]基于颗粒受力的粗颗粒沉降性质研究[D]. 姚国新.江西理工大学 2014
[2]燃烧方式对汞分布规律影响的研究[D]. 刘军娥.太原理工大学 2014
[3]生物质快速热解特性试验研究[D]. 姚娜.哈尔滨工业大学 2008
[4]生物质燃烧过程中碱金属析出的实验研究[D]. 徐婧.浙江大学 2006
本文编号：3197789
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