燃烧过程中多环芳烃类污染物排放特性及其催化分解实验研究

摘要

依托于国家重点基础研究项目(煤燃烧过程中微量有机无机类有害污染物的生成和控制规律,G199902211),本文开展了燃烧过程中多环芳烃类有机污染物的排放控制研究.主要内容包括四部分:总结了在管式炉和流化床上完成的燃烧参数对PAHs排放影响的实验结果,结合国内外相关研究结果,采用主成份分析方法,提出通过良好组织燃烧工况米控制PAHs排放的措施.分析结果表明,在流化床上空气流速是影响PAHs排放的最主要的因素;在悬浮燃烧锅炉上,煤种对悬浮燃烧锅炉的燃煤PAHs排放影响很大;在管式炉上煤的挥发份含量对PAHs生成量影响最大.在管式炉上模拟研究了城市生活垃圾焚烧炉和悬浮燃烧煤粉锅炉烟气道中PAHs的排放和分解特性.城市生活垃圾焚烧炉烟气道中PAHs的排放特性模拟试验表明PAHs会大量分解,而且随着反应气氛氧含量的增大,17种PAHs总含量和PAHs毒性当量随模拟试验反应气氛氧含量呈线性递减变化趋势.悬浮燃烧煤粉锅炉烟气道中PAHs的模拟试验表明17种PAHs总含量和PAHs毒性当量随模拟试验反应气氛氧含量呈四次函数变化趋势.制备了V<,2>O<,5>-WO<,3>/TiO<,2>催化剂,并且对之进行了EDX分析和XRD分析,分析结果表明本文所采用的催化剂方法能够置备出所要求的V<,2>O<,5>-WO<,3>/TiO<,2>催化剂.在三段管式炉上实验研究了催化反应温度、反应空速、反应物浓度等因素改变时,V<,2>O<,5>-WO<,3>/TiO<,2>催化剂对蒽的催化效果,在此基础上建立了V<,2>O<,5>-WO<,3>/TiO<,2>催化剂对蒽催化分解动力学模型.实验结果表明:随着催化反应温度的升高,蒽的催化分解效率呈下降趋势,而且呈大致的线性变化规律;蒽的催化分解率随蒽的浓度呈线性递减规律;蒽在V<,2>O<,5>-WO<,3>/TiO<,2>催化剂上具有良好的空速特性.在管式炉上研究了不同钨钒比的V<,2>O<,5>-WO<,3>/TiO<,2>催化剂催化分解燃煤烟气和煤与PCP混烧烟气中PAHs的特性,为优化V<,2>O<,5>-WO<,3>/TiO<,2>催化剂提供实验依据.实验结果表明,不同钨钒比的V<,2>O<,5>-WO<,3>/TiO<,2>催化剂在200℃的催化温度下对两种燃烧烟气中的PAHs都具有很好的催化分解效果,而且随着催化剂中钒含量的增加,催化剂催化分解PAHs的能力就越强.但是当催化反应温度降低时,三种催化剂的活性下降很快.催化反应为180℃时,三种催化剂都几乎失去了对低分子量PAHs的催化分解能力.催化温度为150℃时,三种催化剂对中低分子量的PAHs都几乎失去催化分解能力.

目录

文摘

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摘要

ABSTRACT

第一章绪论

§1.1引言

§1.2PAHs的理化性质和危害

§1.2.1 PAHs的理化性质

§1.2.2 PAHs的毒性

§1.3环境中PAHs的来源、分布及其危害

§1.3.1环境中PAHs的主要来源

§1.3.2大气中的PAHs及其危害

§1.3.3水体中和土壤中的PAHs及其危害

§1.3.4室内环境中的PAHs及其危害

§1.4热能利用过程中PAHs排放控制研究进展

§1.4.1吸附剂吸附多环芳烃类有机污染物

§1.4.2加氢催化裂解多环芳烃类有机污染物

§1.4.3低温等离子体(电晕)氧化分解多环芳烃类有机污染物

§1.4.4催化剂催化分解多环芳烃类有机污染物

§1.5本文研究背景和主要内容

参考文献

第二章燃烧参数对PAHs生成排放影响的评价

§2.1引言

§2.2主成份分析方法的基本原理和算法简介

§2.3流化床燃烧参数对燃煤PAHs生成排放影响的评价

§2.3.1实验设备及方法

§2.3.2流化床燃烧参数对燃煤PAHs排放影响的主成份分析

§2.3.3流化床燃烧条件下16种PAHs对毒性当量排放贡献的主成份分析

§2.4悬浮燃烧锅炉燃烧参数对燃煤PAHs生成排放影响的评价

§2.5层燃炉燃烧参数对燃煤PAHs生成排放影响的评价

§2.6本章小节

参考文献

第三章飞灰对烟气中多环芳烃排放特性影响的研究

§3.1引言

§3.2试验装置及方法

§3.3城市生活垃圾焚烧炉烟气道中PAHs的生成和分解特性

§3.3.1城市生活垃圾焚烧炉飞灰中PAHs的粒径分布特性

§3.3.2模拟试验结果分析

§3.4悬浮燃烧锅炉烟气道中PAHs的生成和分解特性

§3.4.1悬浮燃烧锅炉飞灰中PAHs的粒径分布特性

§3.4.2模拟试验结果分析

§3.5本章小节

参考文献

第四章V2O5-WO3/TiO2催化分解蒽的试验研究

§4.1引言

§4.2V2O5-WO3/TiO2催化剂的置备方法及其表征

§4.2.1V2O5-WO3/TiO2催化剂的置备方法

§4.2.2 V2O5-WO3/TiO2催化剂的表征

§4.3V2O5-WO3/TiO2催化分解蒽的试验研究

§4.3.1试验装置和试验方法

§4.3.2试验工况设置

§4.3.3试验结果分析与讨论

§4.4蒽在V2O5-WO3/TiO2上的催化分解动力学模型

§4.5本章小节

参考文献

第五章V2O5-WO3/TiO2催化分解PAHs的实验研究

§5.1引言

§5.2 V2O5-WO3/TiO2对燃煤烟气中PAHs的催化分解效果

§5.2.1催化剂制备

§5.2.1实验装置和实验方法

§5.2.3实验材料和实验工况设置

§5.2.4结果分析与讨论

§5.3煤与PCP混烧时V2O5-WO3/TiO2对PAHs的催化分解效果

§5.3.1试验工况设置

§5.3.2试验结果分析与讨论

§5.5 SCRDeNOx催化反应器催化分解PAHs的可行性分析

§5.6本章小节

参考文献

第六章全文总结

§6.1阶段总结

§6.2研究展望

攻读硕士学位期间参加的研究项目和发表的论文

致谢