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富氮生物质原料热解过程中NOx前驱物释放特性研究
  • ISSN号:0253-2409
  • 期刊名称:《燃料化学学报》
  • 时间:0
  • 分类:TK6[动力工程及工程热物理—生物能]
  • 作者机构:[1]中国科学院广州能源研究所,广东广州510640, [2]中国科学院大学,北京100049, [3]中国科学院可再生能源重点实验室,广东广州510640, [4]广东省新能源和可再生能源重点实验室,广东广州510640
  • 相关基金:国家自然科学基金(51676195)资助
中文摘要:

利用热重分析-傅里叶红外光谱联用(TG-FTIR)和水平管式炉-X射线光电子能谱(XPS)研究了两种富氮生物质原料(大豆秸秆(SBS)和纤维板(FB))热解过程中NOx前驱物(NH3、HCN和HNCO)的释放特性,考察温度、升温速率及燃料含N物质结构对其NOx前驱物释放行为的影响。结果表明,燃料中的N来源不同(天然固有与人工添加)造成其转化差异:SBS释放的NOx前驱物主要为NH3而FB为NH3、HCN(快速)和HNCO(慢速);FB气相N主要随挥发分析出,而SBS则相反,在二次反应阶段析出;两种燃料中N的转化随温度变化,低温下富集于半焦N,600℃以上时更多向非半焦N转移,NOx前驱物以NH3为主,高温及高升温速率利于HCN生成,若以减排NOx为目的,热解温度控制在600℃为佳;两种燃料中N的结构均为胺类N(N-A),热解时部分N-A向半焦中杂环N转化,同时伴随杂环N分解;高温下吡啶N和吡咯N分解分别主要产生HCN和NH3。

英文摘要:

The release of NOxprecursors (NH3, HCN and HNCO) in the pyrolysis of two nitrogen-rich biomass materials, viz., soybean straw (SBS) and fiberboard (FB), were investigated by thermogravimetric-Fourier transform infrared spectroscopy (TG-FTIR, for slow pyrolysis) and horizontal tubular reactor-X-ray photoelectron spectroscopy (HTR-XPS, for rapid pyrolysis); the effects of final temperature, heating rate and nitrogen form in biomass on the release characteristic were considered. The results indicate that the evolution pathway is related to the form of nitrogen in biomass; nitrogen in SBS (SBS-N) is mainly converted to NH3during the secondary cracking reaction, whereas nitrogen in FB (FB-N) is transformed to NH3, HCN (rapid) and HNCO (slow) during the primary pyrolysis reaction. Nitrogen in biomass (fuel-N) is inclined to convert to nitrogen in char (char-N) at low temperature and to nitrogen in tar (tar-N) or NOxprecursors at high temperature (>600), which suggests that a pyrolysis temperature below 600 can suppress the release of NOxprecursors. SBS-N and FB-N are characterized by protein and amide, respectively, which are partly converted to pyrrolic-N and pyridinic-N in char, forming preferably NH3and HCN, respectively. ? 2016, Science Press. All right reserved.

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期刊信息
  • 《燃料化学学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国化学会 中国科学院山西煤炭化学研究所
  • 主编:王建国
  • 地址:太原市桃园南路27号中国科学院山西煤炭化学研究所
  • 邮编:030001
  • 邮箱:rlhx@sxicc.ac.cn
  • 电话:0351-2025214
  • 国际标准刊号:ISSN:0253-2409
  • 国内统一刊号:ISSN:14-1140/TQ
  • 邮发代号:22-50
  • 获奖情况:
  • 获国家优秀期刊三等奖,中科院优秀期刊二等奖,华北优秀期刊奖和山西省一级期刊,《中国学术期刊(光盘版)检索与评价资料规范》优秀奖,2001年获新闻出版总署授予的“中国期刊方阵“双效...,连续十五年获山东省一级期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),波兰哥白尼索引,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:14785