生物质与煤共气化过程中磷元素的迁移与影响
发布时间：2023-04-23 15:32
气流床气化技术不仅是煤炭高效、清洁利用的重要途径和手段,同时也为生物质利用和污染物质高温处理提供了技术平台。本文主要在生物质气流床气化技术的基础之上,重点研究生物质中高含量的磷元素在气化过程中的迁移行为及其对气化过程的影响。论文主要研究内容与结论如下： (1)利用高频加热反应器研究了900℃～1300℃条件下,不同比例污泥/神府煤混合物在快速热解与气化过程中磷元素的挥发行为。共气化过程中磷元素挥发比例随气化温度升高单调增加,磷元素的挥发主要发生在燃料热解阶段。有机磷化合物在较低温度下即发生挥发,大部分有机磷与煤灰矿物组分形成磷酸铁钙及磷酸铝而被捕集。高温条件下,磷酸钙以碳或还原性气体作为还原剂与石英石发生反应,使无机磷以磷单质的形式挥发。磷酸铝中磷主要通过转化为磷酸钙-磷后挥发。1300℃气化条件下,污泥与煤混合物中磷元素的挥发比例最高为33.51%,被固定的磷元素主要以含磷玻璃体的形式存在于气化渣中。 (2)对污泥、蓝藻与六种不同类型煤的混合灰熔融特性进行了研究,并利用X-射线衍射与Raman光谱等手段考察混合灰熔融机理。磷元素对混合灰的熔融特性与微观结构具有显著影响。磷元素对混合物...
【文章页数】：131 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 气流床煤气化技术
1.3 生物质能源及其应用
1.3.1 生物质来源与分类
1.3.2 生物质能利用方式
1.3.3 污泥性质与处置
1.3.4 蓝藻危害与处置
1.4 燃料中磷元素含量与存在形态
1.4.1 煤中磷的含量与存在形态
1.4.2 生物质中磷的含量与存在形态
1.5 生物质与煤共气化过程磷元素的迁移与影响
1.5.1 生物质与煤共气化过程中磷元素的挥发
1.5.2 磷在生物质热解过程中的催化作用
1.5.3 磷元素对煤灰熔融特性的影响
1.5.4 磷元素对其它元素挥发行为的影响
1.6 研究目的与意义
1.7 本文主要研究内容
1.8 研究创新点
第2章 污泥与煤共气化过程中磷元素的迁移与转化
2.1 实验部分
2.1.1 实验装置
2.1.2 实验样品
2.1.3 实验过程
2.1.4 取样与分析方法
2.2 污泥中含磷化合物的SMT提取分析
2.3 共气化过程中磷元素挥发规律
2.4 气化渣中矿物质的转化
2.4.1 神府煤气化渣中矿物迁移
2.4.2 污泥气化渣中矿物迁移
2.4.3 混合物气化渣中矿物迁移
2.5 煤气化过程中磷元素的挥发机理
2.6 高温条件下磷元素的存在形态
2.7 含磷模型化合物与煤共气化过程中磷元素的迁移
2.7.1 实验样品制备
2.7.2 有机磷模型化合物的迁移行为
2.7.3 有机磷捕集机理
2.7.4 无机磷模型化合物的迁移行为
2.8 气态磷溢出形态探讨
2.9 本章小结
第3章 磷元素对煤灰熔融特性影响
3.1 实验部分
3.1.1 实验样品
3.1.2 取样与分析方法
3.2 污泥对煤灰熔点影响
3.2.1 所用样品分析
3.2.2 污泥添加比例对煤灰熔点影响
3.2.3 污泥与煤混合灰熔融过程中的矿物迁移
3.2.4 污泥与煤混合灰非晶态物质结构特征
3.3 模拟灰熔点测试
3.4 污泥对煤熔融温度跨度影响
3.5 蓝藻对煤灰熔点影响
3.6 本章小结
第4章 含磷化合物对煤气化过程影响
4.1 实验部分
4.1.1 实验样品
4.1.2 实验仪器
4.1.3 分析与测试方法
4.2 污泥与神府煤共气化动力学研究
4.2.1 污泥与神府煤共热解性能研究
4.2.2 污泥对神府煤气化性能影响
4.2.3 污泥对神府煤孔结构影响
4.2.4 污泥对碳有序化程度的影响
4.2.5 污泥灰分对煤气化活性影响
4.3 污泥与潞安煤共气化动力学研究
4.4 蓝藻与神府煤共气化动力学研究
4.4.1 蓝藻对神府煤热解行为影响
4.4.2 蓝藻对煤热解焦性能影响
4.4.3 蓝藻对神府煤气化动力学影响
4.4.4 灰分对蓝藻神府煤气化活性影响
4.5 本章小结
第5章 磷元素对部分污染元素挥发行为的影响
5.1 实验部分
5.1.1 实验样品与装置
5.1.2 取样与分析方法
5.2 磷矿物质对硫元素挥发规律影响
5.2.1 污泥与煤灰成分比较
5.2.2 原料中硫元素存在形态
5.2.3 污泥与煤共气化过程中硫元素挥发行为
5.2.4 XRD测试结果
5.2.5 热力学计算
5.2.6 磷元素对气化炉中硫元素挥发行为的影响
5.3 磷元素对碱金属元素挥发行为影响
5.4 本章小结
第6章 全文总结与展望
6.1 全文总结
6.2 研究展望
参考文献
致谢
攻读博士学位期间发表论文
本文编号：3799984
【文章页数】：131 页
【学位级别】：博士
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摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 气流床煤气化技术
1.3 生物质能源及其应用
1.3.1 生物质来源与分类
1.3.2 生物质能利用方式
1.3.3 污泥性质与处置
1.3.4 蓝藻危害与处置
1.4 燃料中磷元素含量与存在形态
1.4.1 煤中磷的含量与存在形态
1.4.2 生物质中磷的含量与存在形态
1.5 生物质与煤共气化过程磷元素的迁移与影响
1.5.1 生物质与煤共气化过程中磷元素的挥发
1.5.2 磷在生物质热解过程中的催化作用
1.5.3 磷元素对煤灰熔融特性的影响
1.5.4 磷元素对其它元素挥发行为的影响
1.6 研究目的与意义
1.7 本文主要研究内容
1.8 研究创新点
第2章 污泥与煤共气化过程中磷元素的迁移与转化
2.1 实验部分
2.1.1 实验装置
2.1.2 实验样品
2.1.3 实验过程
2.1.4 取样与分析方法
2.2 污泥中含磷化合物的SMT提取分析
2.3 共气化过程中磷元素挥发规律
2.4 气化渣中矿物质的转化
2.4.1 神府煤气化渣中矿物迁移
2.4.2 污泥气化渣中矿物迁移
2.4.3 混合物气化渣中矿物迁移
2.5 煤气化过程中磷元素的挥发机理
2.6 高温条件下磷元素的存在形态
2.7 含磷模型化合物与煤共气化过程中磷元素的迁移
2.7.1 实验样品制备
2.7.2 有机磷模型化合物的迁移行为
2.7.3 有机磷捕集机理
2.7.4 无机磷模型化合物的迁移行为
2.8 气态磷溢出形态探讨
2.9 本章小结
第3章 磷元素对煤灰熔融特性影响
3.1 实验部分
3.1.1 实验样品
3.1.2 取样与分析方法
3.2 污泥对煤灰熔点影响
3.2.1 所用样品分析
3.2.2 污泥添加比例对煤灰熔点影响
3.2.3 污泥与煤混合灰熔融过程中的矿物迁移
3.2.4 污泥与煤混合灰非晶态物质结构特征
3.3 模拟灰熔点测试
3.4 污泥对煤熔融温度跨度影响
3.5 蓝藻对煤灰熔点影响
3.6 本章小结
第4章 含磷化合物对煤气化过程影响
4.1 实验部分
4.1.1 实验样品
4.1.2 实验仪器
4.1.3 分析与测试方法
4.2 污泥与神府煤共气化动力学研究
4.2.1 污泥与神府煤共热解性能研究
4.2.2 污泥对神府煤气化性能影响
4.2.3 污泥对神府煤孔结构影响
4.2.4 污泥对碳有序化程度的影响
4.2.5 污泥灰分对煤气化活性影响
4.3 污泥与潞安煤共气化动力学研究
4.4 蓝藻与神府煤共气化动力学研究
4.4.1 蓝藻对神府煤热解行为影响
4.4.2 蓝藻对煤热解焦性能影响
4.4.3 蓝藻对神府煤气化动力学影响
4.4.4 灰分对蓝藻神府煤气化活性影响
4.5 本章小结
第5章 磷元素对部分污染元素挥发行为的影响
5.1 实验部分
5.1.1 实验样品与装置
5.1.2 取样与分析方法
5.2 磷矿物质对硫元素挥发规律影响
5.2.1 污泥与煤灰成分比较
5.2.2 原料中硫元素存在形态
5.2.3 污泥与煤共气化过程中硫元素挥发行为
5.2.4 XRD测试结果
5.2.5 热力学计算
5.2.6 磷元素对气化炉中硫元素挥发行为的影响
5.3 磷元素对碱金属元素挥发行为影响
5.4 本章小结
第6章 全文总结与展望
6.1 全文总结
6.2 研究展望
参考文献
致谢
攻读博士学位期间发表论文
本文编号：3799984
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