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能源短缺和环境保护问题正受到世界各国的普遍关注。生物质是仅次于煤、石油、天然气排名第四的能源资源。现在随着我国经济的快速发展,轻工业作为支柱产业之一,在其工业生产过程中每年产生2亿吨不同种类的工业生物质残渣。而酒糟作为工业生物质的典型代表,它含水和含氮量分别约为65 wt.%和3 wt.%。目前有多种酒糟的综合利用方式,除了小部分酒糟用作饲料和肥料外,大部分酒糟采用填埋和堆放的方式处理,但是采用这些方式,酒糟容易腐烂变质严重污染环境。 燃烧是快速处理产量不断增加生物质的一种有效方式。目前有三种燃烧技术,即层状燃烧、悬浮燃烧和流化床燃烧。其中层状燃烧效率低、飞灰含量高;悬浮燃烧原料需干燥、粉碎成细颗粒;流化床燃烧技术能够处理湿料且原料粒度范围广。因此流化床燃烧技术适合用来处理高含水工业生物质。 本文采用流化床燃烧技术燃烧工业生物质白酒糟,重点研究燃烧温度、过量空气系数和水蒸汽添加量对NO排放的影响,并利用固定床考察不同气氛条件下酒糟灰分对NO还原的催化作用,主要研究结果如下: (1)酒糟连续热解。酒糟热解过程中提高反应气氛中水蒸汽含量促进了燃料氮向挥发分的迁移,从而降低了半焦的含氮量。燃烧酒糟中NO的排放来源大部分来源于挥发分的燃烧。 (2)过量空气系数与燃烧温度对烟气中NO排放的影响。升高过量空气系数和燃烧温度增加了NO排放浓度,使氮转化为NO的转化率增高。与污泥和煤燃烧相比,燃料氮转化率处于3 wt.%~8 wt.%的较低范围内。酒糟灰渣中对NO还原有催化作用的金属化合物含量较高,在反应器内局部还原性气氛下可明显催化还原NO,减少NO排放。 (3)水蒸汽添加量对NO排放的作用。水蒸汽的添加有效降低了白酒糟燃烧的NO排放,在适当的操作条件下可减少NO的排放约46 wt.%。在燃烧过程中,水蒸汽与碳及碳氢化合物容易发生化学反应,生成大量的还原性气体CO和H2,并在白酒糟灰中的金属化合物的催化作用下,促进NO还原为N2。 (4)灰分对NO催化还原作用。在含H2或CO的N2气氛中,酒糟灰对NO均有催化还原作用,且随着温度的增加而提高;但在含水蒸汽气氛中,灰分对NO无明显的催化还原作用。因此,水蒸汽是通过与碳及碳氢化合物反应生成还原性气体,并在酒糟灰的催化作用下,将NO还原为N2,从而降低酒糟燃烧过程中的NO排放。