2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、污染物NOx的排放日益嚴(yán)重地影響著環(huán)境、氣候和人類的健康,成為一個迫切需要解決的問題。火電廠燃煤產(chǎn)生的NOx是排放的主要來源。為了解決電站鍋爐排放的NOx對環(huán)境的污染問題,許多控制NOx排放的技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。其中燃料再燃是一種很有效的方法。本文針對煤粉再燃中的熱解和燃燒過程、煤焦吸附NO氣體、煤粉再燃的異相還原NO的機(jī)理等關(guān)鍵問題,提出了超細(xì)煤粉再燃降低NOx排放的技術(shù),并對此進(jìn)行了一系列探索性的研究。 本文首先對超細(xì)煤粉的物理、

2、表面、熱解、燃燒特性進(jìn)行了試驗(yàn)研究,通過煤粉粒度的測定、孔隙結(jié)構(gòu)、紅外光譜的分析以及熱重分析等試驗(yàn),得到了煤粉粒徑變化后煤粉特性的變化趨勢,為超細(xì)煤粉再燃降低NOx排放的試驗(yàn)研究奠定理論基礎(chǔ)。試驗(yàn)結(jié)果表明:隨著煤粉顆粒粒徑的減小,BET比表面積和孔容積增大,鐵法煙煤表面羥基、C-H、C=C,C=0雙鍵,C-O單鍵等官能團(tuán)含量增大。煤粉熱解反應(yīng)分兩個階段進(jìn)行(低溫?zé)峤夂透邷責(zé)峤怆A段),這兩階段反應(yīng)活性不一樣,機(jī)理也不一樣。隨著顆粒粒度的減

3、小,揮發(fā)分析出就越快,反應(yīng)進(jìn)行的越快,DTG峰值有所減小,TG曲線、DTG曲線和峰值都表現(xiàn)出一定的滯后,即粒度減小,則失重提前。隨著升溫速率增大,TG曲線表現(xiàn)得越平滑,并且煤粉析出揮發(fā)分的起始溫度偏高,DTG曲線峰值向后推移,并且峰值有所增大。對煤樣的燃燒過程進(jìn)行熱重分析,煤粉顆粒粒度減小,煤粉更容易著火、燃盡,對不同粒度下的TG、DTG曲線分高低溫段進(jìn)行處理,發(fā)現(xiàn)煤粉顆粒粒徑越小,煤粉燃燒高、低溫度段的活化能就越小,其減小的程度與煤種

4、及其表面結(jié)構(gòu)有關(guān)。同時(shí)對同一粒度下不同升溫速率下的TG、DTG曲線進(jìn)行分析,得到隨著升溫速率的增大,煤粉燃燒反應(yīng)的活化能減小,更易著火,但燃盡變得更加困難。 本文建立了固定床煤焦吸附NO實(shí)驗(yàn)臺和系統(tǒng),在此試驗(yàn)臺上研究顆粒粒徑和溫度對煤焦對NO吸附特性的影響;得出隨著顆粒粒徑增大,吸附曲線較快達(dá)到平衡,吸附效率降低,較小的顆粒粒徑對煤焦顆?;瘜W(xué)吸附NO的進(jìn)行更有利;溫度對煤焦化學(xué)吸附NO的能力影響較大,在本文工況下,吸附能力隨溫度

5、升高而升高。同時(shí)建立了基于固定床煤焦化學(xué)吸附NO氣體試驗(yàn)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。該模型考慮了吸附過程中顆粒傳質(zhì)控制過程和表面反應(yīng)過程,建立了由傳質(zhì)過程和吸附劑表面反應(yīng)過程綜合決定的吸附動力學(xué)模型,通過模型計(jì)算,選取基本工況,對煤焦顆粒化學(xué)吸附NO過程進(jìn)行了模擬,結(jié)果基本吻合。 本文經(jīng)過大量的調(diào)研和仔細(xì)的設(shè)計(jì)、完善,建成了一個能夠較好地模擬煤粉再燃過程的攜帶爐實(shí)驗(yàn)臺,爐內(nèi)溫度可控制,可以模擬煤粉爐內(nèi)NOx的生成和還原過程,為超細(xì)粉再燃的研

6、究提供了試驗(yàn)基礎(chǔ)。利用上述的一維熱態(tài)試驗(yàn)系統(tǒng),本文進(jìn)行了試驗(yàn)爐NOx排放特性研究。通過大量的試驗(yàn),得出了煤粉粒度、爐膛溫度和過量空氣系數(shù)、入口氧濃度等因素對NOx排放的影響趨勢;并在此基礎(chǔ)上研究了超細(xì)粉再燃對脫氮效果,試驗(yàn)結(jié)果表明煤粉越細(xì),NO的還原效率越高;隨著再燃燃料比的增大,再燃還原NO效率增大;在保證一定的NO排放濃度水平的情況下,使用較細(xì)的煤粉作為再燃燃料時(shí),可以減少再燃燃料的投入量;再燃區(qū)初始氧濃度對NO還原率有顯著的影響,

7、隨著氧濃度的增大,再燃還原NO效率減??;再燃區(qū)溫度對還原NO效率影響較大。在本文工況下,隨著再燃區(qū)溫度的增加,再燃還原NO效率增大。 本文利用XPS(光電子能譜)表面分析技術(shù)對上述經(jīng)固定床和攜帶爐反應(yīng)后的試驗(yàn)樣品進(jìn)行官能團(tuán)結(jié)構(gòu)變化的化學(xué)分析,得出隨著平均粒徑的減小,煤焦的化學(xué)吸附NO分子后表面的硝基-NO2、亞硝基-NO以及N-5,N-6和N-X官能團(tuán)含量增大,表明粒徑減小有利于煤焦化學(xué)吸附NO和煤焦異相還原NO氣體。同時(shí)利用量

8、子化學(xué)理論和計(jì)算軟件Gaussian03對煤焦吸附NO和煤粉再燃還原NO過程的異相還原反應(yīng)進(jìn)行基于分子水平的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理計(jì)算和分析,研究得出含N官能團(tuán)的形成機(jī)理和揭示了異相還原中N2的兩種形成過程,一種是吸附在焦炭上NO分子與隨后的NO分子發(fā)生反應(yīng)形成N2,另外一種是NO分子與焦炭表面N-6官能團(tuán)發(fā)生反應(yīng)生成N2,進(jìn)而得到了煤焦的異相還原NO的反應(yīng)機(jī)理,總結(jié)出煤粉再燃異相還原的主要路徑。本文以量子化學(xué)理論以及有機(jī)反應(yīng)理論為基礎(chǔ),將量子化

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