基于O2/CO2燃烧优化与吸收剂调质技术的HCl耦合控制研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51606071
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0604.燃烧学
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

The effective control of HCl is a necessary condition for the safe, clear and reliable operation in municipal solid waste (MSW) incineration power plants. Compared with flue gas dechlorination, the combustion dechlorination is better for alleviating the corrosion of heating surface, but its dechlorination efficiency need be further improved. By several experimental analytics, dynamic and thermochemical equilibrium simulation, combined with theoretics on the molecular energy accumulation and chemical bond break, the inhibiting mechanism of O2/CO2 atmosphere type on HCl formation is explored and the nonlinear coupling rule of Cl-HCl conversion among various MSW constituents during co-combustion is subjected. Based on the effects of combustion medium and condition on calcination, recanalization, direct/indirect dechlorination and sintering, the promoting mechanism of O2/CO2 combustion optimization on HCl control is explored. The dynamic model of dechlorination process is established, and the key step controlling the dechlorination rate is determined. Combined with the development of absorbers’ external and internal structure, catalysis of active constituent and migration feature of active center, the internal mechanisms of multiple modulated method on the improvement of dechlorination performance are clarified. Based on the mechanism of synergistic effect among the innovatory of combustion method, the optimization of combustion condition and the enhancement of dechlorination agents, the optimal coupling strategy on HCl combustion control for MSW is obtained. This research aims to provide useful information for alleviating the emission and corrosion behavior of acidic gases, and designing O2/CO2 combustion boilers applying in the solid waste treatment field.
HCl的有效控制是实现城市生活垃圾(MSW)安全、洁净、可靠运行的必要条件。相对于烟气脱氯,燃烧脱氯技术有利于缓解受热面腐蚀,但脱除效率仍待提高。本项目采用多种实验表征法,辅助动力学、热化学平衡模拟计算,结合分子能量蓄积与键裂重组机理探寻O2/CO2燃烧对HCl生成的抑制机制,解析混烧时MSW组分间Cl-HCl转化的非线性耦合规律。基于燃烧介质和工况对煅烧、再碳酸化、直接/间接脱氯与烧结的促进/阻碍作用,揭示优化O2/CO2燃烧对HCl捕捉的促进机制;建立脱氯动力学模型,确定控速步骤;结合吸收剂表面与内部结构演化行为、活性成分催化作用及活性中心迁移特性,阐述复合调质提高脱氯性能的内在机理。基于燃烧方式创新、燃烧工况优化、脱氯剂调质的协同作用机理,形成垃圾燃烧脱氯的最优耦合策略。该研究工作旨在为减少MSW焚烧过程中HCl排放和腐蚀,开发和设计适用于MSW的O2/CO2燃烧锅炉提供理论支持。

结项摘要

HCl的有效控制是实现城市生活垃圾(MSW)安全、洁净、可靠运行的必要条件。相对于烟气脱氯,炉内燃烧脱氯技术有利于缓解受热面腐蚀,但脱除效率仍待提高。本项目围绕MSW及其典型组分在O2/CO2燃烧方式下的HCl的排放规律及控制机制开展研究。首先,通过TG-FTIR实验明确MSW六大组分在富CO2气氛下HCl排放的贡献大小顺序;其次,获得不同温度、不同氧气浓度、不同燃料组分下的HCl的排放规律,并研究调质改性前后钙基吸附剂对O2/CO2燃烧方式下HCl的控制效果和改进途径。结果发现:在80CO2/20O2气氛下,当燃烧温度由600°C上升到1000°C,石灰石对PVC和厨余的脱氯效率分别由75.0%和4.99%上升到93.9%和16.4%。用CO2代替N2能有效降低HCl排放,O2/CO2气氛下的脱氯效率在一定温度下大于O2/N2气氛下的脱氯效率,同时木屑的混合比例上升,脱氯效率有所增大。在80CO2/20O2气氛下,钙基吸附剂的脱氯效果高于镁基吸附剂,且可通过钠盐改性提高其脱氯效果。钠盐改性提高吸收剂脱氯效率原因有:比孔容和比表面积提高,增加了与HCl接触反应的机会;反应产物层疏松多孔,减少了扩散阻力;改性石灰的表面结构不规则,晶体规则化程度也较低,在晶体中形成点缺陷,周围晶格畸变,使得离子扩散速度增加;煅烧时分解速度较慢,新反应面的出现速度适应反应持续进行的要求。然后,利用 Factsage软件对MSW在O2/CO2燃烧进行模拟,获得氯组分在不同工况下的化学组成及变化趋势。脱氯效果排序如下:CaO>CaCO3;15%>10%>5%;热解>空气>O2/CO2。CO2/O2气氛下,O2将MSW组分中的硫元素氧化成S6+结合形成CaSO4,抑制脱氯效果,且含S较少的MSW适宜脱氯的温度范围较广。最后,采用LCA法量化MSW焚烧电厂运用O2/CO2燃烧技术的环境影响,重点分析了与HCl排放有关的酸化指标,探讨O2/CO2燃烧技术在固废领域的适用性。这项工作减少可燃固废能源化利用过程中酸性气体排放,并有助于寻求O2/CO2燃烧技术在固废处理领域的适用性,为拓宽碳减排技术的应用范围提供参考。

项目成果

期刊论文数量(13)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(6)
Heavy Metal Control by Natural and Modified Limestone during Wood Sawdust Combustion in a CO2/O-2 Atmosphere
CO2/O-2 气氛中木锯末燃烧过程中天然和改性石灰石的重金属控制
  • DOI:
    10.1021/acs.energyfuels.7b03365
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Energy & Fuels
  • 影响因子:
    5.3
  • 作者:
    Zheng Weihua;Ma Xiaoqian;Tang Yuting;Ke Chuncheng;Wu Zhendong
  • 通讯作者:
    Wu Zhendong
Combustion performance of biocrude oil from solvolysis liquefaction of Chlorella pyrenoidosa by thermogravimetry–Fourier transform infrared spectroscopy
热重-傅里叶变换红外光谱法测定蛋白核小球藻溶剂解液化生物原油的燃烧性能
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Bioresource Technology
  • 影响因子:
    11.4
  • 作者:
    XiaoweiPeng;XiaoqianMa;YoushengLin;JingjingWang;XiaoyuWei;XinfeiChen
  • 通讯作者:
    XinfeiChen
The volatilization of heavy metals during co-combustion of food waste and polyvinyl chloride in air and carbon dioxide/oxygen atmosphere
餐厨垃圾与聚氯乙烯在空气和二氧化碳/氧气气氛中共燃烧过程中重金属的挥发
  • DOI:
    10.1016/j.biortech.2017.08.075
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Bioresource Technology
  • 影响因子:
    11.4
  • 作者:
    Ke Chuncheng;Ma Xiaoqian;Tang Yuting;Zheng Weihua;Wu Zhendong
  • 通讯作者:
    Wu Zhendong
Effects of hydrothermal treatment on the pyrolysis behavior of Chinese fan palm
水热处理对扇形棕热解行为的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Bioresource technology
  • 影响因子:
    11.4
  • 作者:
    ZhongliangYao;XiaoqianMa
  • 通讯作者:
    XiaoqianMa
Multicriteria Environmental and Economic Analysis of Municipal Solid Waste Incineration Power Plant with Carbon Capture and Separation from the Life-Cycle Perspective
从生命周期角度进行碳捕集与分离的城市生活垃圾焚烧发电厂的多标准环境与经济分析
  • DOI:
    10.1021/acssuschemeng.7b03283
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    ACS Sustainable Chemistry & Engineering
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Tang Yuting;You Fengqi
  • 通讯作者:
    You Fengqi

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其他文献

铁死亡诱导剂抑制增生性瘢痕成纤维细胞的增殖
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国组织工程研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    贺 茜;万 瑀;唐玉婷;杨安宁;吴 凯;焦 运;白志刚;姜怡邓;沈江涌
  • 通讯作者:
    沈江涌
miR-382-3p 抑制人增生性瘢痕成纤维细胞的增殖
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    中国组织工程研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    贺茜;马芳;万瑀;唐玉婷;马胜超;姜怡邓;沈江涌
  • 通讯作者:
    沈江涌
紫草素通过调控 PTEN 抑制人增生性瘢痕成纤维细胞纤维化
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    实用医学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    唐玉婷;马芳;贺茜;王建军;杨安宁;吴凯;焦运;白志刚;姜怡邓;沈江涌
  • 通讯作者:
    沈江涌

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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