• 论文
主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
污泥燃烧过程氮迁移转化的机理研究
  • 151
  • 作者

    赵亮王欣黄宝成孙瑜薛永明张海

  • 单位

    上海发电设备成套设计研究院有限责任公司上海交通大学机械与动力工程学院苏州吴中综合能源有限公司

  • 摘要
    焚烧是目前最有前景的污泥处理方法,但焚烧过程中会产生大量NOx、SOx等污染气体,增加了烟气脱硫脱硝等的负荷。关于煤、生物质等燃料燃烧过程氮氧化物排放机理的研究较多,但污泥氮元素的燃烧反应和污染排放研究却很少。本文选取污泥中的四种常见氨基酸模型化合物(甘氨酸、谷氨酸、苯丙氨酸和色氨酸),通过密度泛函理论DFT/B3LYP方法,采用6-31G基组进行化学计算。分析比较氨基酸的不同键长和Mulliken布居数,找到相对容易断裂的键作为热解的引发键,反应路径的每一步都选择较弱的化学键断裂,逐步优化计算,直到分离出所有的一氧化氮(NO)。对于甘氨酸,设计了3条氮迁移反应路径,对于谷氨酸,设计了5条氮迁移反应路径,对于苯丙氨酸,设计了2条氮迁移反应路径,对于色氨酸,则存在7条氮迁移路径。每条路径的生成物均为NO,比较计算得到的热力学参数,选择从外界吸热最少的路径为氨基酸最佳的反应路径。其中甘氨酸的最佳氮迁移路径需从外界吸收339.21kJ/mol的热量,谷氨酸从外界吸收的热量为304.92kJ/mol,苯丙氨酸从外界吸收324.27kJ/mol的热量,色氨酸氮迁移的最佳反应路径不需要从外界吸热。四种氨基酸的反应路径构建出污泥燃烧时含氮组分迁移和转化的多通道反应网络,由此明确污泥中典型含氮化合物的迁移和转化反应机理,为污泥资源化、无害化利用提供必要的基础数据和理论依据。
  • 关键词

    污泥燃烧中间体反应路径密度泛函理论

  • 文章目录
    0 引言
    1 研究对象及研究方法
    1.1 污泥中的典型含氮组分
    1.2 密度泛函理论
    2. 结果及讨论
    2.1 同分异构体模型
    2.2 四种含氮氨基酸的预测反应路径
    2.3 四种含氮氨基酸的最佳反应路径
    3 结论与展望
  • 引用格式
    赵亮,王欣,黄宝成,孙瑜,薛永明,张海.污泥燃烧过程氮迁移转化的机理研究[J/OL].洁净煤技术:1-15[2023-06-03].http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.3676.TD.20230426.1632.002.html
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