不同气氛条件下生物焦的热解路径及脱汞机理

• 作者: 贾里 郭晋荣 王彦霖 张永强 李泽鹏 刘丁赫 金燕
• 来源期刊: 中南大学学报（自然科学版）
• 关键词: 热解气氛 生物焦 汞 反应路径 吸附机理
• 年，卷（期）: 2021,（6）
• 所属期刊栏目: 能源清洁高效利用|Clean and efficient utilization of energy
• 页码范围: 2011-2022
• 页数: 12页
• 分类号: X51
• 语种: 中文
• DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2021.06.031

摘要

针对电厂烟气中的主要成分N2,O2和CO2,研究生物质在3种热解气氛条件下的热解过程,通过验证所提出的反应路径,揭示多气相组分条件下生物质的热解演变机理;在综合研究所生成生物焦的微观特性及单质汞吸附性能的基础上,利用程序升温脱附技术和吸附动力学揭示生物焦的单质汞吸附机理.研究结果表明:生物质在N2气氛条件下的热解过程可分为3个阶段;在O2条件下生物质主要有3种热解路径,且在5％～7％的O2体积分数之间存在临界阈值,该体积分数范围内生物质的氧化异相反应由氧的扩散过程控制,而超出该范围后,反应由动力学控制,且反应加速进行;CO2可通过Boudouard反应在750℃以后与生物焦直接发生气化反应,且随着CO2体积分数升高,气化反应提前且程度加强;生物质热解过程中存在大量平行进行的一级反应,构成了明显不同的复杂反应阶段,所对应的表观活化能E在30～300 kJ/mol范围内变化;相比N2气氛热解条件,O2会降低生物焦对Hg0的吸附能力;CO2则会提高生物焦对Hg0的吸附能力,其中20％体积分数的CO2作为热解气氛时,热解所形成的生物焦汞吸附能力最强;Hg0在吸附过程中先与生物焦表面的官能团结合,形成化学吸附;当化学吸附饱和后再进行物理吸附,通过不同方式所吸附的汞以一种混合形式赋存在生物焦表面,其中化学吸附的主要产物为Hg-OM和HgO.