午夜毛片免费看,老师老少妇黄色网站,久久本道综合久久伊人,伊人黄片子

一種生物質(zhì)氣化爐內(nèi)原位脫除生物質(zhì)粗燃?xì)庵泻廴疚锏姆椒?

文檔序號:10483514閱讀:890來源:國知局
一種生物質(zhì)氣化爐內(nèi)原位脫除生物質(zhì)粗燃?xì)庵泻廴疚锏姆椒?br>【專利摘要】本發(fā)明公開了一種生物質(zhì)氣化爐內(nèi)原位脫除生物質(zhì)粗燃?xì)庵泻廴疚锏姆椒?,在生物質(zhì)氣化爐內(nèi),利用向生物質(zhì)添加外源金屬基催化劑,并聯(lián)合生物質(zhì)內(nèi)源礦物組分的催化作用,使生物質(zhì)催化熱解,將生物質(zhì)氮高選擇性轉(zhuǎn)化為N2,利用生物質(zhì)自身熱解產(chǎn)生的HCN、NH3還原半焦氧化產(chǎn)生的NOx、N2O,在生物質(zhì)氣化過程中催化生物質(zhì)氮向氮?dú)舛ㄏ蜣D(zhuǎn)化,以污治污,最大限度地在氣化爐內(nèi)將大部分氮轉(zhuǎn)化為N2,從源頭減少含氮污染物在氣化粗燃?xì)庵泻?,?shí)現(xiàn)生物質(zhì)氣化爐爐內(nèi)原位含氮污染物的高效脫除,總含氮污染物脫除率達(dá)60?80%,具有廣泛的推廣及使用價(jià)值。
【專利說明】
一種生物質(zhì)氣化爐內(nèi)原位脫除生物質(zhì)粗燃?xì)庵泻廴疚锏?方法
技術(shù)領(lǐng)域:
[0001] 本發(fā)明涉及生物質(zhì)粗燃?xì)鈨艋I(lǐng)域,具體涉及一種生物質(zhì)氣化爐內(nèi)原位脫除生物 質(zhì)粗燃?xì)庵泻廴疚锏姆椒ā?br>【背景技術(shù)】:
[0002] 生物質(zhì)氣化將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化成高品位的粗燃?xì)庥糜诠I(yè)發(fā)電、熱電聯(lián)產(chǎn)、集中供氣、 工業(yè)采暖供熱等過程,是當(dāng)前可再生能源利用研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。常用生物質(zhì)單位質(zhì)量 氮含量較低(0.1-0.5%,wt),遠(yuǎn)低于煤炭氮含量(1.5%,wt),所以生物質(zhì)氣化過程含氮污 染物的排放問題常被忽略。但生物質(zhì)熱值一般為煤炭的一半乃至更低,因此從單位發(fā)熱量 的氮含量的角度,生物質(zhì)利用過程含氮污染物的排放與煤炭處于同等重要的地位。
[0003] 生物質(zhì)含氮組分(簡稱生物質(zhì)氮,Biomass N)以氨基酸為主,熱解起始階段隨生物 質(zhì)脫揮發(fā)分的進(jìn)行,生物質(zhì)氮被分配到氣相、焦油與半焦中,此外,均勻彌散于氣相的細(xì)顆 粒物煙炱也含有少量氮。氣相氮包括!《^、顯3、仏等含氮?dú)怏w產(chǎn)物,焦油與煙炱中氮主要以芳 香環(huán)的形式存在,一般而言,半焦氮較生物質(zhì)氮具有更穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。氣相氮、焦油氮與半焦 氮在氧化氣氛里經(jīng)過復(fù)雜的氣-氣及氣-固反應(yīng)生成Ν0χ(χ=1或2,95%以N0存在,其余為 N〇2)、N20。因此,生物質(zhì)氣化過程生成的主要含氮污染物包含如下2類:1)氮原子以還原態(tài)存 在的NH3、HCN、焦油氮等;2)氮原子以氧化態(tài)存在的Ν0χ、Ν20。經(jīng)檢測,以玉米秸桿為原料,典 型工業(yè)規(guī)模的下吸式固定床生物質(zhì)氣化爐得到的粗燃?xì)庵校?、!0^0^20的濃度分別為 180mg/Nm3、80mg/Nm3、75mg/Nm3、1 Omg/Nm3。
[0004] 作為粗燃?xì)獍l(fā)電、供熱、合成液體燃料等重要燃?xì)饫眠^程的上游工藝,生物質(zhì)氣 化雖然不直接外排含氮污染物,但對燃?xì)饫玫慕K端用戶(燃燒、發(fā)電、供熱、化工品合成 等)而言,粗燃?xì)庵谐蔬€原性的污染物如NH3、HCN、焦油氮等(統(tǒng)稱為氮氧化物前體物)可在 后續(xù)能源利用過程(如燃?xì)馊紵┲斜贿M(jìn)一步氧化為Ν0χ、Ν20。
[0005] ZL201210434773.1基于煙氣再循環(huán)及低氧燃燒原理,公開了一種降低生物質(zhì)循環(huán) 流化床鍋爐氮氧化物排放的方法;201410398514.7公開了一種用生物質(zhì)還原燃煤工業(yè)鍋爐 煙氣氮氧化物的方法及裝置。該方法使生物質(zhì)顆粒在輸送過程中發(fā)生高溫?zé)峤夥磻?yīng)析出包 括碳?xì)浠被幕钚曰鶊F(tuán)以及殘余焦;將熱解后的生物質(zhì)顆粒噴入燃煤工業(yè)鍋爐爐膛內(nèi) 形成還原區(qū)與煙氣發(fā)生反應(yīng)。
[0006]上述專利均是在生物質(zhì)或煤炭燃燒過程中采取的降低氮氧化物排放的方法,當(dāng)前 技術(shù)缺乏針對生物質(zhì)氣化爐內(nèi)抑制含氮污染物排放的有效手段。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足,本發(fā)明提供一種生物質(zhì)氣化爐內(nèi)原位脫除生物質(zhì)粗燃?xì)庵?含氮污染物的方法,在生物質(zhì)氣化爐內(nèi),利用向生物質(zhì)添加外源金屬基催化劑,并聯(lián)合生物 質(zhì)內(nèi)源礦物組分的催化作用,使生物質(zhì)催化熱解,將生物質(zhì)氮高選擇性轉(zhuǎn)化為^,利用生物 質(zhì)自身熱解產(chǎn)生的HCN、NH3還原半焦氧化產(chǎn)生的NOx(x= 1或2,95%以NO存在,其余為N〇2)、 N20,在生物質(zhì)氣化過程中催化生物質(zhì)氮向氮?dú)舛ㄏ蜣D(zhuǎn)化,從源頭減少含氮污染物在氣化粗 燃?xì)庵械暮俊?br>[0008] 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的:
[0009] -種生物質(zhì)氣化爐內(nèi)原位脫除生物質(zhì)粗燃?xì)庵泻廴疚锏姆椒?,在生物質(zhì)氣化 爐內(nèi),利用向生物質(zhì)添加外源金屬基催化劑,并聯(lián)合生物質(zhì)內(nèi)源礦物組分的催化作用,使生 物質(zhì)催化熱解,將生物質(zhì)氮高選擇性轉(zhuǎn)化為N2,利用生物質(zhì)自身熱解產(chǎn)生的HCN、NH3還原半 焦氧化產(chǎn)生的N0X、N20,在生物質(zhì)氣化過程中催化生物質(zhì)氮向氮?dú)舛ㄏ蜣D(zhuǎn)化,從源頭減少含 氮污染物在氣化粗燃?xì)庵泻?,所述生物質(zhì)氣化爐內(nèi),自上而下分為熱解區(qū)、氧化區(qū)1、還原 區(qū)和氧化區(qū)2,該方法包括四個(gè)階段:
[0010] 1)熱解區(qū)生物質(zhì)定向催化熱解階段:熱解區(qū)利用生物質(zhì)內(nèi)源礦物組分及外源金屬 基催化劑的催化作用使生物質(zhì)定向催化熱解,生物質(zhì)氮(Biomass N)分別迀移轉(zhuǎn)化為N2、半 焦氮(Char N)、焦油氮(Tar N)、NH3、HCN,實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)氮向他高選擇性轉(zhuǎn)化;所述生物質(zhì)內(nèi)源 礦物組分為存在于生物質(zhì)中的堿金屬或堿土金屬鹽等;所述外源金屬基催化劑選自Ca基、 Fe基、Mg基金屬鹽類催化劑中之一種或兩種以上的組合;所述生物質(zhì)定向催化熱解反應(yīng)在 無氧氣條件下進(jìn)行,所述生物質(zhì)定向催化熱解溫度為300-650°C,固相停留時(shí)間為3-10min;所述外源金屬基催化劑與生物質(zhì)的質(zhì)量比為0.1%_20%;所述半焦氮為半焦中所含的氮; 焦油氮為常溫條件下呈液態(tài)的有機(jī)化合物中存在的氮;
[0011] 2)氧化區(qū)1半焦與焦油部分氧化階段:氧化區(qū)1設(shè)置氣化劑引入口,階段1)中生物 質(zhì)熱解得到的半焦、揮發(fā)分進(jìn)入氧化區(qū)1,與氣化劑發(fā)生反應(yīng),部分半焦氮、焦油氮、NH3、HCN 被氧化為Ν0χ(χ= 1或2,95 %以NO存在,其余為N〇2)、N20及N2;所述氣化劑為空氣、02中一種或 兩種的組合;所述氧化區(qū)1反應(yīng)溫度650-850°C,停留時(shí)間為3-8min,所述氧化區(qū)1空氣當(dāng)量 比(ER)為0.30-0.45;
[0012] 3)還原區(qū)半焦氣化及焦油催化/水蒸氣重整反應(yīng)階段:還原區(qū)設(shè)置水蒸氣引入口 和粗燃?xì)獬隹冢龃秩細(xì)獬隹谂c水蒸氣引入口的中心線不在同一水平面,階段2)中在氧 化區(qū)1未完全氧化的半焦進(jìn)入還原區(qū)后與C02、H20發(fā)生氣化反應(yīng)得到粗燃?xì)?階段1)生物質(zhì) 自身熱解產(chǎn)生的耶1冊3與階段2)半焦氧化產(chǎn)生的腸\(1=1或2,95%以腸存在,其余為 N〇2)、N20發(fā)生還原反應(yīng)生成氮?dú)?所述還原區(qū)反應(yīng)溫度為750-900°C,停留時(shí)間為0.5-2min, 所述水蒸氣與生物質(zhì)質(zhì)量比(S/B)為0-0.5;
[0013] 4)氧化區(qū)2進(jìn)行未氣化半焦的完全燃燒階段:氧化區(qū)2也設(shè)置氣化劑引入口,階段 3)還原區(qū)未氣化的半焦在氧化區(qū)2進(jìn)行完全燃燒,實(shí)現(xiàn)半焦氮向NOx、N2(XSN2的迀移,爐渣從 爐底排出;所述氣化劑為空氣、〇2等中一種或兩種的組合;所述氧化區(qū)2反應(yīng)溫度750-1050 °(:,停留時(shí)間4-1011^11,空氣當(dāng)量比化1〇為0.35-0.48。
[0014]進(jìn)一步地,上述方法處理后得到的粗燃?xì)饨?jīng)燃?xì)忮仩t燃燒,進(jìn)一步顯著減少尾氣 中氮氧化物的排放濃度。
[0015] 氧化區(qū)1-還原區(qū)界面,還原區(qū)-氧化區(qū)2界面,〇2體積濃度控制為0.01-2.0%,反應(yīng) 溫度為750-1050°C,停留時(shí)間不小于10s,進(jìn)行NH3、HCN對Ν0χ(χ = 1或2,95%以N0存在,其余 為Ν02)、Ν20的選擇性非催化還原,將大部分氮還原生成他,實(shí)現(xiàn)粗燃?xì)獾秃廴疚餄崈襞?放。
[0016] 階段1)中發(fā)生的反應(yīng)為:
[0017] Biomass N 撕>N2 +NH3 + HCN+ Char N+ Tar N+ 〇
[0018] 階段1)所述外源金屬基催化劑通過物理摻混或溶液浸漬添加至生物質(zhì),分別制得 摻金屬生物質(zhì)或浸金屬生物質(zhì),并與生物質(zhì)內(nèi)源礦物組分聯(lián)合作用,催化生物質(zhì)熱解,實(shí)現(xiàn) 生物質(zhì)氮向N2高選擇性轉(zhuǎn)化,生物質(zhì)氮轉(zhuǎn)化為N2的質(zhì)量百分比大于30%,優(yōu)選條件下不小于 50% 〇
[0019] 所述外源金屬基催化劑與生物質(zhì)的質(zhì)量比為優(yōu)選為2%-5%。
[0020] 所述外源金屬基催化劑優(yōu)選通過溶液浸漬添加至生物質(zhì),所述外源金屬基催化劑 優(yōu)選為Fe基催化劑。
[0021] 所述生物質(zhì)定向催化熱解所需熱量由氣化爐氧化區(qū)半焦或揮發(fā)分氧化反應(yīng)放出 的熱量來提供。
[0022]所述生物質(zhì)定向催化熱解溫度優(yōu)選為450-550°C,固相停留時(shí)間優(yōu)選為5-7min。
[0023] 階段2)中發(fā)生的反應(yīng)為:
[0024] Char N+〇2^NOx+N2〇+N2+···
[0025] Tar N+〇2^NOx+N2〇+N2+···。
[0026] 所述氧化區(qū)1反應(yīng)溫度優(yōu)選為700-800°C,停留時(shí)間優(yōu)選為5min,所述氧化區(qū)1空氣 當(dāng)量比(ER)優(yōu)選為0.38;在優(yōu)選條件下半焦氮、焦油氮被氧化為氮氧化物,而HCN、NH3較少 被氧化。
[0027]階段3)中發(fā)生的反應(yīng)為:
[0028] ΝΗβ+ΝΟχ+?2co+M^ yM2 +
[0029] 2NH3 + N20 + 02.. COf//;+c^ y2N2 + · · ·
[0030] HCN+NOx+02 -J > + …
[0031] 2HCN + Np + 02......CC,+H^CH^·· > 2N2 +··- 〇
[0032] 所述還原區(qū)反應(yīng)溫度優(yōu)選為800-900°C,停留時(shí)間優(yōu)選為l.Omin,所述水蒸氣與生 物質(zhì)質(zhì)量比(S/B)優(yōu)選為0.35。
[0033]階段4)中發(fā)生的反應(yīng)為:
[0034] Char N+〇2-NOx+N2〇+N2+···。
[0035] 所述氧化區(qū)2反應(yīng)溫度優(yōu)選為850-950°C,停留時(shí)間優(yōu)選為7min,空氣當(dāng)量比(ER) 優(yōu)選為〇. 42。在優(yōu)選條件下半焦被完全氧化,半焦氮?jiǎng)t全部轉(zhuǎn)化為NOx(x = 1或2,95%以NO 存在,其余為N〇2)、N20及少量N2。
[0036] 所述氧化區(qū)1-還原區(qū)界面,還原區(qū)-氧化區(qū)2界面,02體積濃度優(yōu)選為0.1-0.5%, 反應(yīng)溫度優(yōu)選為800~900 °C,停留時(shí)間優(yōu)選為20s。
[0037]本發(fā)明的有益效果如下:
[0038] 1)本發(fā)明依據(jù)生物質(zhì)分區(qū)/分級轉(zhuǎn)化和過程控制原理,針對生物質(zhì)氣化燃?xì)馀欧?的特點(diǎn),在生物質(zhì)氣化爐內(nèi),利用向生物質(zhì)添加外源金屬基催化劑,并聯(lián)合生物質(zhì)內(nèi)源礦物 組分的催化作用,使生物質(zhì)催化熱解,將生物質(zhì)氮高選擇性轉(zhuǎn)化為N2,特別是利用生物質(zhì)自 身熱解產(chǎn)生的HCN、NH3還原半焦氧化產(chǎn)生的Ν0χ(χ = 1或2,95%以N0存在,其余為N〇2)、N20, 以污治污,最大限度地在氣化爐內(nèi)將大部分氮轉(zhuǎn)化為n2,從源頭減少含氮污染物在氣化粗 燃?xì)庵泻?,?shí)現(xiàn)生物質(zhì)氣化爐爐內(nèi)原位含氮污染物的高效脫除,總含氮污染物脫除率達(dá) 60-80%,具有廣泛的推廣及使用價(jià)值。
[0039] 2)從控制氮污染的角度,應(yīng)以最大限度將生物質(zhì)氮轉(zhuǎn)化成N2為目標(biāo),因?yàn)镹 2是唯一 的無污染的含氮?dú)庀喈a(chǎn)物,而生物質(zhì)氣化爐爐內(nèi)原位削減這些含氮污染物的排放可省略下 游的氮氧化物脫除裝置,并減少生物質(zhì)利用全過程的投資和運(yùn)行成本。
[0040] 3)本發(fā)明生物質(zhì)氣化爐內(nèi)原位脫除生物質(zhì)粗燃?xì)庵泻廴疚锖蟮玫降拇秩細(xì)?經(jīng)燃?xì)忮仩t燃燒,進(jìn)一步顯著減少尾氣中氮氧化物的排放濃度。
【附圖說明】:
[0041]圖1是本發(fā)明流程不意圖。
【具體實(shí)施方式】:
[0042] 以下是對本發(fā)明的進(jìn)一步說明,而不是對本發(fā)明的限制。
[0043] 參見圖1,一種生物質(zhì)氣化爐內(nèi)原位脫除生物質(zhì)粗燃?xì)庵泻廴疚锏姆椒?,在?物質(zhì)氣化爐內(nèi),利用向生物質(zhì)添加外源金屬基催化劑,并聯(lián)合生物質(zhì)內(nèi)源礦物組分的催化 作用,使生物質(zhì)催化熱解,將生物質(zhì)氮高選擇性轉(zhuǎn)化為N2,利用生物質(zhì)自身熱解產(chǎn)生的HCN、 NH3還原半焦氧化產(chǎn)生的Ν0χ(χ=1或2,95%以勵(lì)存在,其余為胸)、犯0,在生物質(zhì)氣化過程 中催化生物質(zhì)氮向氮?dú)舛ㄏ蜣D(zhuǎn)化,從源頭減少含氮污染物在氣化粗燃?xì)庵泻?,所述生?質(zhì)氣化爐內(nèi),自上而下分為熱解區(qū)、氧化區(qū)1、還原區(qū)和氧化區(qū)2,該方法包括四個(gè)階段:
[0044] 1)熱解區(qū)生物質(zhì)定向催化熱解階段:熱解區(qū)利用生物質(zhì)內(nèi)源礦物組分及外源金屬 基催化劑的催化作用使生物質(zhì)定向催化熱解,生物質(zhì)氮(Biomass N)分別迀移轉(zhuǎn)化為N2、半 焦氮(Char N)、焦油氮(Tar N)、NH3、HCN,實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)氮向他高選擇性轉(zhuǎn)化;所述生物質(zhì)內(nèi)源 礦物組分為存在于生物質(zhì)中的堿金屬或堿土金屬鹽等;所述外源金屬基催化劑選自Ca基、 Fe基、Mg基金屬鹽類催化劑中之一種或兩種以上的組合;所述外源金屬基催化劑與生物質(zhì) 的質(zhì)量比優(yōu)選為2%_5%;所述生物質(zhì)定向催化熱解反應(yīng)在無氧氣條件下進(jìn)行,所述生物質(zhì) 定向催化熱解溫度為300-650°C,固相停留時(shí)間為3-10min;所述半焦氮為半焦中所含的氮; 焦油氮為常溫條件下呈液態(tài)的有機(jī)化合物中存在的氮;
[0045] 2)氧化區(qū)1半焦與焦油部分氧化階段:氧化區(qū)1設(shè)置氣化劑引入口,階段1)中生物 質(zhì)熱解得到的半焦、揮發(fā)分進(jìn)入氧化區(qū)1,與氣化劑發(fā)生反應(yīng),部分半焦氮、焦油氮、NH3、HCN 被氧化為Ν0χ(χ= 1或2,95 %以NO存在,其余為N02)、N20及N2;所述氣化劑為空氣、0 2等中一種 或兩種的組合;所述氧化區(qū)1反應(yīng)溫度650-850°C,停留時(shí)間為3-8min,所述氧化區(qū)1空氣當(dāng) 量比(ER)為0.30-0.45;
[0046] 3)還原區(qū)半焦氣化及焦油催化/水蒸氣重整反應(yīng)階段:還原區(qū)設(shè)置水蒸氣引入口 和粗燃?xì)獬隹?,所述粗燃?xì)獬隹谂c水蒸氣引入口的中心線不在同一水平面,階段2)中在氧 化區(qū)1未完全氧化的半焦進(jìn)入還原區(qū)后與C02、H20發(fā)生氣化反應(yīng)得到粗燃?xì)?階段1)生物質(zhì) 自身熱解產(chǎn)生的耶1冊3與階段2)半焦氧化產(chǎn)生的腸\(1=1或2,95%以腸存在,其余為 N〇2)、N20發(fā)生還原反應(yīng)生成氮?dú)?所述還原區(qū)反應(yīng)溫度為750-900°C,停留時(shí)間為0.5-2min, 所述水蒸氣與生物質(zhì)質(zhì)量比(S/B)為0-0.5;
[0047] 4)氧化區(qū)2進(jìn)行未氣化半焦的完全燃燒階段:氧化區(qū)2也設(shè)置氣化劑引入口,階段 3)還原區(qū)未氣化的半焦在氧化區(qū)2進(jìn)行完全燃燒,實(shí)現(xiàn)半焦氮向NOx(x = l或2,95%以NO存 在,其余為N02)、N2(XSN2的迀移,爐渣從爐底排出;所述氣化劑為空氣、0 2等中一種或兩種的 組合;所述氧化區(qū)2反應(yīng)溫度750-1050°(:,停留時(shí)間4-101^11,空氣當(dāng)量比化1〇為0.35-0.48。 [0048] 氧化區(qū)1-還原區(qū)界面,還原區(qū)-氧化區(qū)2界面,〇2體積濃度控制為0.01-2.0%,反應(yīng) 溫度為750-1050°C,停留時(shí)間不小于10s,進(jìn)行NH3、HCN對Ν0χ(χ = 1或2,95%以N0存在,其余 為Ν02)、Ν20的選擇性非催化還原,將大部分氮還原生成他,實(shí)現(xiàn)粗燃?xì)獾秃廴疚餄崈襞?放。
[0049] 實(shí)施例1:
[0050]生物質(zhì)氣化爐采用固定床氣化爐,生物質(zhì)采用玉米秸桿(N質(zhì)量含量為0.83 % ),通 過物理摻混或溶液浸漬方式將外源金屬基催化劑(Ca(0H)2)添加至玉米秸桿,分別制得富 含外在金屬鹽的摻金屬玉米猜桿或浸金屬玉米猜桿,Ca(OH)2與玉米猜桿質(zhì)量比為2%。氣 化劑采用空氣進(jìn)行氣化,玉米秸桿加料量為250kg/h,總空氣流量為300Nm3/h,分別在爐中、 爐底設(shè)置空氣引入口,爐中空氣流量為180Nm3/h,爐底空氣流量為120Nm3/h,該氣化方式的 氣體流向、生物質(zhì)物流向參加附圖1,得到的粗燃?xì)庥蛇€原區(qū)(也是生物質(zhì)氣化區(qū))引出。熱 解區(qū)、氧化區(qū)1、還原區(qū)、氧化區(qū)2溫度分別為500°C、850°C、750°C、900 °C。粗燃?xì)鉁囟葹?50 Γ。
[0051] 對比例1
[0052]參考實(shí)施例1,不同之處在于,生物質(zhì)氣化爐采用上吸式固定床氣化爐,在爐底設(shè) 置空氣引入口,空氣流量為300Nm3/h。由于采用上吸式固定床氣化爐,氣化過程只有1個(gè)氧 化區(qū),生物質(zhì)物流方向?yàn)闊峤鈪^(qū)(爐上部)、還原區(qū)(爐中部生物質(zhì)氣化區(qū))、氧化區(qū)(爐底部, 相當(dāng)于實(shí)施例1的氧化區(qū)2),爐渣由爐底排出??諝膺M(jìn)入氣化爐底與半焦發(fā)生不完全氧化反 應(yīng),來自氧化區(qū)的C0、C02在氣化區(qū)與生物質(zhì)半焦發(fā)生氣化反應(yīng)得到粗燃?xì)猓瑲怏w流向?yàn)閺?爐底到爐頂,得到的粗燃?xì)庥蔂t頂引出。熱解區(qū)、氧化區(qū)、還原區(qū)溫度分別為400°C、850°C、 750°C,粗燃?xì)獬隹跍囟葹?80°C。
[0053] 對比例2
[0054] 參考實(shí)施例1,不同之處在于,生物質(zhì)氣化爐采用下吸式固定床氣化爐,在爐中設(shè) 置空氣引入口,空氣流量為300Nm3/h。由于采用下吸式固定床氣化爐,氣化過程只有1個(gè)氧 化區(qū),生物質(zhì)物流方向?yàn)闊峤鈪^(qū)(爐上部)、氧化區(qū)(爐中部)、還原區(qū)(爐底部),爐渣由爐底 排出??諝庥蔂t中進(jìn)入氧化區(qū)與半焦發(fā)生不完全氧化反應(yīng),來自氧化區(qū)的C0、C02在氣化區(qū) 與生物質(zhì)半焦發(fā)生氣化反應(yīng)得到粗燃?xì)猓瑲怏w流向?yàn)閺臓t中到爐底,得到的粗燃?xì)庥蔂t底 引出。熱解區(qū)、氧化區(qū)、還原區(qū)溫度分別為400 °C、850 °C、750 °C,粗燃?xì)獬隹跍囟葹?00 °C。 [0055]實(shí)施例1和對比例1和2得到的粗燃?xì)庵蠳H3、HCN分別采用2個(gè)串聯(lián)的裝有吸收液 (0. lmo 1 /L的NaOH用于吸收HCN,0. lmo 1 /L HC1溶液用于吸收NH3)的孟氏吸收瓶吸收,定容 后采用哈希DR2700分光光度儀測定HCN及NH3含量;N0、fc0采用testo 350煙氣分析儀測定。
[0056] 利用本發(fā)明方法測得實(shí)施例1和對比例1和2的粗燃?xì)庵泻琋污染物濃度的對比結(jié) 果如表1所示:
[0057] 表1:
[0058]
[0059] 由表1可見,采用浸漬法比物理摻混法具有更好的含氮污染物脫除效果;本實(shí)施例 與對比例相比,采用本發(fā)明所述方法可顯著減少粗燃?xì)庵泻琋污染物的排放濃度,
[0060] 實(shí)施例2:
[0061] 生物質(zhì)氣化爐采用固定床氣化爐,以豆秸(N質(zhì)量含量為3.2%)為原料,通過溶液 浸漬的方式分別將外源金屬基催化劑Ca(0H)2、Fe2(S04) 3、Mg(0H)2添加至豆秸,分別制得富 含外在〇8鹽、?6鹽、]\^鹽的浸金屬_&猜,〇3(0!〇2、?62(3〇4)3與_&猜質(zhì)量比分別為2%、5%, 20%,Mg(0H)2與豆秸質(zhì)量比為20%,氣化劑采用空氣進(jìn)行氣化,豆秸加料量為250kg/h,總 空氣流量為300Nm3/h,分別在爐中、爐底設(shè)置空氣引入口,爐中空氣流量為180Nm3/h,爐底空 氣流量為120Nm3/h,粗燃?xì)庥蓺饣瘏^(qū)引出。熱解區(qū)、氧化區(qū)1、還原區(qū)、氧化區(qū)2溫度分別為 500°C、850°C、750°C、900°C。粗燃?xì)鉁囟葹?50°C。
[0062] 實(shí)施例2得到的粗燃?xì)庵蠳H3、HCN分別采用2個(gè)串聯(lián)的裝有吸收液(0.1mol/L的 NaOH用于吸收HCN,0.1mol/L HC1溶液用于吸收NH3)的孟氏吸收瓶吸收,定容后采用哈希 DR2700分光光度儀測定HCN及NH3含量;Ν0、Ν20采用testo 350煙氣分析儀測定。
[0063] 利用本發(fā)明方法所測得粗燃?xì)庵泻廴疚餄舛冉Y(jié)果如表2所示:
[0064] 表2:
[0065]
[0066] 由表2可見,增加外源金屬基催化劑添加量有利于減少含氮污染物排放總量,且Fe 基催化劑比Ca基、Mg基催化劑具有更好的含氮污染物脫除效果。
[0067] 實(shí)施例3:
[0068] 生物質(zhì)氣化爐采用固定床氣化爐,以玉米秸桿(N質(zhì)量含量為0.83%)為原料,通過 溶液浸漬的方式將外源金屬基催化劑Fe2(S04)3添加至玉米秸桿,制得富含外在Fe鹽的浸金 屬玉米猜桿,F(xiàn)e2(S〇4)3與玉米猜桿質(zhì)量比為2 %,氣化劑米用空氣進(jìn)行氣化,玉米猜桿加料 量為250kg/h,總空氣流量為300Nm3/h,分別在爐中、爐底設(shè)置空氣引入口,爐中空氣流量為 180Nm3/h,爐底空氣流量為120Nm3/h,粗燃?xì)庥蓺饣瘏^(qū)引出。熱解區(qū)、氧化區(qū)1、還原區(qū)、氧化 區(qū)2溫度分別為500°C、850°C、750°C、900°C。粗燃?xì)鉁囟葹?50°C。
[0069] 對比例3
[0070] 參考實(shí)施例3,不同之處在于,實(shí)施例3得到的粗燃?xì)饨?jīng)高溫除塵后通過引風(fēng)機(jī)引 入到燃?xì)忮仩t進(jìn)行燃燒,測定尾氣中含氮污染物濃度。
[0071] 對比例4
[0072] 參考實(shí)施例3,不同之處在于,生物質(zhì)氣化爐采用上吸式固定床氣化爐,在爐底設(shè) 置空氣引入口,空氣流量為300Nm3/h,由于采用上吸式固定床氣化爐,氣化過程只有1個(gè)氧 化區(qū),生物質(zhì)物流方向?yàn)闊峤鈪^(qū)(爐上部)、還原區(qū)(爐中部生物質(zhì)氣化區(qū))、氧化區(qū)(爐底部, 相當(dāng)于實(shí)施例1的氧化區(qū)2),爐渣由爐底排出??諝膺M(jìn)入氣化爐底與半焦發(fā)生不完全氧化反 應(yīng),來自氧化區(qū)的C0、C02在氣化區(qū)與生物質(zhì)半焦發(fā)生氣化反應(yīng)得到粗燃?xì)?,氣體流向?yàn)閺?爐底到爐頂,得到的粗燃?xì)庥蔂t頂引出,粗燃?xì)饨?jīng)高溫除塵后通過引風(fēng)機(jī)引入到燃?xì)忮仩t 進(jìn)行燃燒,測定尾氣中含氮污染物濃度。經(jīng)測定,熱解區(qū)、氧化區(qū)、還原區(qū)溫度分別為400°C、 850 °C、750 °C,粗燃?xì)獬隹跍囟葹?80 °C。
[0073] 對比例5
[0074] 參考實(shí)施例3,不同之處在于,生物質(zhì)氣化爐采用下吸式固定床氣化爐在爐中設(shè)置 空氣引入口,空氣流量為300Nm3/h,由于采用下吸式固定床氣化爐,氣化過程只有1個(gè)氧化 區(qū),生物質(zhì)物流方向?yàn)闊峤鈪^(qū)(爐上部)、氧化區(qū)(爐中部)、還原區(qū)(爐底部),爐渣由爐底排 出。空氣由爐中進(jìn)入氧化區(qū)與半焦發(fā)生不完全氧化反應(yīng),來自氧化區(qū)的C0、C02在氣化區(qū)與 生物質(zhì)半焦發(fā)生氣化反應(yīng)得到粗燃?xì)猓瑲怏w流向?yàn)閺臓t中到爐底,得到的粗燃?xì)庥蔂t底引 出。熱解區(qū)、氧化區(qū)、還原區(qū)溫度分別為400°(:、850°(:、750°(:,粗燃?xì)獬隹跍囟葹?00°(:。粗燃 氣經(jīng)高溫除塵后通過引風(fēng)機(jī)引入到燃?xì)忮仩t進(jìn)行燃燒,測定尾氣中含氮污染物濃度。
[0075] 實(shí)施例3得到的粗燃?xì)夂蛯Ρ壤?、4和5得到的尾氣中NH3、HCN分別采用2個(gè)串聯(lián)的 裝有吸收液(〇· ImoVL的NaOH用于吸收HCN,0. lmol/L HC1溶液用于吸收NH3)的孟氏吸收瓶 吸收,定容后采用哈希DR2700分光光度儀測定HCN及NH3含量;Ν0、Ν20采用test 〇350煙氣分析 儀測定。檢測結(jié)果參見表3
[0076] 表3:
[0077]
[0078] 說明:本實(shí)施例所有測定值均已折算至尾氣02含量為6%情形。
[0079] 由表3實(shí)施例和對比例3可見,粗燃?xì)饨?jīng)燃?xì)忮仩t燃燒,可顯著減少尾氣中氮氧化 物的排放濃度;并且,粗燃?xì)饨?jīng)燃?xì)忮仩t燃燒,燃燒尾氣中氮氧化物總量為31mg/m3,小于我 國新建鍋爐氮氧化物排放濃度限制(GB 13271-2014)所規(guī)定的不大于200mg/m3的標(biāo)準(zhǔn)值, 可實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種生物質(zhì)氣化爐內(nèi)原位脫除生物質(zhì)粗燃?xì)庵泻廴疚锏姆椒ǎ涮卣髟谟?,?生物質(zhì)氣化爐內(nèi),利用向生物質(zhì)添加外源金屬基催化劑,并聯(lián)合生物質(zhì)內(nèi)源礦物組分的催 化作用,使生物質(zhì)催化熱解,將生物質(zhì)氮高選擇性轉(zhuǎn)化為N 2,利用生物質(zhì)自身熱解產(chǎn)生的 HCN、NH3還原半焦氧化產(chǎn)生的^^、犯0^=1或2,在生物質(zhì)氣化過程中催化生物質(zhì)氮向氮?dú)?定向轉(zhuǎn)化,所述生物質(zhì)氣化爐內(nèi),自上而下分為熱解區(qū)、氧化區(qū)1、還原區(qū)和氧化區(qū)2,該方法 包括四個(gè)階段: 1) 熱解區(qū)利用生物質(zhì)內(nèi)源礦物組分及外源金屬基催化劑的催化作用使生物質(zhì)定向催 化熱解,生物質(zhì)氮分別迀移轉(zhuǎn)化為N2、半焦氮、焦油氮、NH 3、HCN,實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)氮向他高選擇性 轉(zhuǎn)化;所述生物質(zhì)內(nèi)源礦物組分為存在于生物質(zhì)中的堿金屬或堿土金屬鹽;所述外源金屬 基催化劑選自Ca基、Fe基、Mg基金屬鹽類催化劑中之一種或兩種以上的組合;所述生物質(zhì)定 向催化熱解反應(yīng)在無氧氣條件下進(jìn)行,所述生物質(zhì)定向催化熱解溫度為300-650°C,固相停 留時(shí)間為3-10min ;所述外源金屬基催化劑與生物質(zhì)的質(zhì)量比為0.1%-20% ;所述半焦氮為 半焦中所含的氮;焦油氮為常溫條件下呈液態(tài)的有機(jī)化合物中存在的氮; 2) 氧化區(qū)1設(shè)置氣化劑引入口,階段1)中生物質(zhì)熱解得到的半焦、揮發(fā)分進(jìn)入氧化區(qū)1, 與氣化劑發(fā)生反應(yīng),部分半焦氮、焦油氮、NH 3、HCN被氧化為Ν0χ、Ν20及N2;所述氣化劑為空 氣、0 2中一種或兩種的組合;所述氧化區(qū)1反應(yīng)溫度650-850°C,停留時(shí)間為3-8min,所述氧 化區(qū)1空氣當(dāng)量比為0.30-0.45; 3) 還原區(qū)設(shè)置水蒸氣引入口和粗燃?xì)獬隹?,所述粗燃?xì)獬隹谂c水蒸氣引入口的中心線 不在同一水平面,階段2)中在氧化區(qū)1未完全氧化的半焦進(jìn)入還原區(qū)后與C0 2、H20發(fā)生氣化 反應(yīng)得到粗燃?xì)?階段1)生物質(zhì)自身熱解產(chǎn)生的HCN、NH3與階段2)半焦氧化產(chǎn)生的Ν0 χ、Ν20 發(fā)生還原反應(yīng)生成氮?dú)?所述還原區(qū)反應(yīng)溫度為750-900°C,停留時(shí)間為0.5-2min,所述水 蒸氣與生物質(zhì)質(zhì)量比為0-0.5; 4) 氧化區(qū)2也設(shè)置氣化劑引入口,階段3)還原區(qū)未氣化的半焦在氧化區(qū)2進(jìn)行完全燃 燒,實(shí)現(xiàn)半焦氮向NOx、N 2(XSN2的迀移,爐渣從爐底排出;所述氣化劑為空氣、02中一種或兩 種的組合;所述氧化區(qū)2反應(yīng)溫度750-1050°(:,停留時(shí)間4-101^11,空氣當(dāng)量比為0.35-0.48。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)氣化爐內(nèi)原位脫除生物質(zhì)粗燃?xì)庵泻廴疚锏姆?法,其特征在于,權(quán)利要求1得到的粗燃?xì)饨?jīng)燃?xì)忮仩t燃燒。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)氣化爐內(nèi)原位脫除生物質(zhì)粗燃?xì)庵泻廴疚锏姆?法,其特征在于,氧化區(qū)1-還原區(qū)界面,還原區(qū)-氧化區(qū)2界面,0 2體積濃度控制為0.01-2.0%,反應(yīng)溫度為750-1050°C,停留時(shí)間不小于10s。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的生物質(zhì)氣化爐內(nèi)原位脫除生物質(zhì)粗燃?xì)庵泻廴疚锏姆?法,其特征在于,所述氧化區(qū)1-還原區(qū)界面,還原區(qū)-氧化區(qū)2界面,0 2體積濃度為0. ΙΟ.5%,反應(yīng)溫度為 800 ~ 900°C,停留時(shí)間為 20s。5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的生物質(zhì)氣化爐內(nèi)原位脫除生物質(zhì)粗燃?xì)庵泻廴疚锏?方法,其特征在于,階段1)所述外源金屬基催化劑通過物理摻混或溶液浸漬添加至生物質(zhì)。6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的生物質(zhì)氣化爐內(nèi)原位脫除生物質(zhì)粗燃?xì)庵泻廴疚锏?方法,其特征在于,所述外源金屬基催化劑與生物質(zhì)的質(zhì)量比為2%-5%;所述外源金屬基 催化劑為Fe基催化劑;所述生物質(zhì)定向催化熱解所需熱量由氣化爐氧化區(qū)半焦或揮發(fā)分氧 化反應(yīng)放出的熱量來提供;所述生物質(zhì)定向催化熱解溫度為450-550°C,固相停留時(shí)間為5- 7min〇7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的生物質(zhì)氣化爐內(nèi)原位脫除生物質(zhì)粗燃?xì)庵泻廴疚锏?方法,其特征在于,所述氧化區(qū)1反應(yīng)溫度為700-800°C,停留時(shí)間為5min,所述氧化區(qū)1空氣 當(dāng)量比為0.38;所述還原區(qū)反應(yīng)溫度為800-900°C,停留時(shí)間為l.Omin,所述水蒸氣與生物 質(zhì)質(zhì)量比為0.35。8. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的生物質(zhì)氣化爐內(nèi)原位脫除生物質(zhì)粗燃?xì)庵泻廴疚锏?方法,其特征在于,所述氧化區(qū)2反應(yīng)溫度為850-950°C,停留時(shí)間為7min,空氣當(dāng)量比為 0.42〇
【文檔編號】B01D53/56GK105838453SQ201610378537
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月31日
【發(fā)明人】謝建軍, 袁洪友, 陰秀麗, 吳創(chuàng)之
【申請人】中國科學(xué)院廣州能源研究所
網(wǎng)友詢問留言 已有0條留言
  • 還沒有人留言評論。精彩留言會獲得點(diǎn)贊!
1