化学链燃烧的氮氧化物释放特性论文

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生物质燃料对烧结原料加热过程中氮氧化物排放的影响设计论文（可编辑）

生物质燃料对烧结原料加热过程中氮氧化物排放的影响冶金专业王宏涛 (099014238 )指导教师龙红明教授摘要生物质是指以木质素或纤维素及其它有机质为主的陆生植物、水生植物等。

我国是农业大国, 农林生产过程中产生的生物质品种繁多, 产量极大, 有着丰富的生物质资源。

生物质热解后产生的主要成分是 CO 、H 、CH 等, 这些成分能2 4将 NO 还原为 N 。

将生物质用于烧结烟气减排氮氧化物 ,既避免能源浪费, 又x 2使环境得到保护。

研究以姑精和焦粉为原料、生物质为添加剂进行减排氮氧化物的实验。

在实验过程中, 采用不同的实验组合条件, 如生物质的种类、生物质的用量等, 探究生物质对烧结原料加热过程中 NO 排放特性的影响。

实验结果表明: 在过剩空气系数α >1 的条件下, 生物质几乎不具有降低 NO 浓度的效果; 在过剩空气系x数α <1 的条件下, 生物质还原 NO 能取得比较好的效果 , 其中, 稻壳对姑精加x热过程 NO 浓度的降低幅度为 50.2 % ;采用的三种生物质对焦粉加热过程 NOx x浓度的降低幅度, 木屑降低 98.2 % , 橘皮降低 86.6 % , 稻壳降低56.6 % 。

因此,在相同实验条件下,采用的三种生物质中,木屑降低 NO 排放的效果做好,橘x皮次之,稻壳最弱。

烧结过程产生的 NO 污染已成为我国冶金行业治理大气污染物排放的难x题。

利用生物质再燃来控制 NO 的排放,对于钢铁联合企业开辟能源新领域,x调整能源结构,促进环保效益,加快国民经济持续稳定发展有其重要的意义。

关键词: 生物质燃料;烧结原料; 氮氧化物排放IAbstractBiomass mainly refers to lignin, cellulose and other organic-based terrestrialplants, aquatic plants. Our country is a large agricultural country, where a widevariety of biomass, yield great and rich biomass resources is produced by agriculturaland forestry production process. The main component of biomass pyrolysis is CO, H ,2CHThese ingredients can reduce NO to NBiomass can be used to the emissions4 x 2of nitrogen oxides derived from sintering flue gas, which is good for avoiding energywaste and protecting the environmentGuShan iron ore concentrates and coke powder is the raw material and biomassis the addition. They are brought to the experiment of the reduction emissions ofnitrogen oxides. During the experiment, using different combinationsof experimentalconditions, such as the types of biomass, biomass dosage, explores the influence ofbiomass to NO emission characteristics of the sintered materials heating process. Thexresults show that: in the condition of the excess air coefficient α1, biomass hasalmost no effect of reducing the NO concentration; in the condition of the excess airxcoefficient α1, biomass reduction of NO can achieve better results. Rice huskxreduces NO concentration rate of 50.2 % in the GuShan iron ore concentrates heatingxprocess. Biomass reduces the NO concentration in the coke powder heating processxSawdust decreased 98.2 %, cellulite decreased 86.6 % and rice husk decreased 56.6 %Therefore, under the same experimental conditions, in terms of the effect of reducingNO emissions, sawdust is best, cellulite followed by sawdust and rice husk isxweakestNO pollution produced by sintering process has become a big problem to controlxair pollutant emissions in the metallurgical industry in China. Iron and steelenterprises will gain benefits from using biomass reburning to usher new areas ofenergy, to adjust energy structure, to promote the environmental benefits andaccelerate the sustained and stable developmentKey Words: biomass fuels; sintered materials; nitrogen oxide emission1第一章文献综述1.1 研究背景和意义1.1.1 行业背景工业企业和交通运输设施排放的颗粒物、二氧化硫、氮氧化物等废气污染物给我国空气环境造成了影响。

燃烧过程中氮氧化物的生成机理

燃烧过程中氮氧化物的生成机理一、本文概述氮氧化物（NOx）是燃烧过程中产生的一类重要污染物，对人类健康和环境质量构成了严重威胁。

本文旨在深入探讨燃烧过程中氮氧化物的生成机理，为有效控制其排放提供理论基础。

文章首先概述了氮氧化物的主要来源和危害，然后详细介绍了燃烧过程中氮氧化物的生成途径，包括热力型NOx、快速型NOx和燃料型NOx的生成过程。

接着，文章分析了影响氮氧化物生成的主要因素，如燃烧温度、氧气浓度、燃料种类等。

在此基础上，文章探讨了降低氮氧化物排放的技术措施，如低氮燃烧技术、烟气脱硝技术等。

文章对氮氧化物生成机理的未来研究方向进行了展望，旨在为燃烧过程氮氧化物减排技术的研发和应用提供有益参考。

二、氮氧化物的生成途径氮氧化物的生成主要发生在高温、富氧的燃烧环境中，其生成途径主要分为三种：热力型NOx、快速型NOx和燃料型NOx。

热力型NOx：在高温条件下，空气中的氮气与氧气直接发生反应，生成NO，这是热力型NOx的主要生成方式。

这种反应通常在燃烧区域的温度高于1500℃时发生，且随着温度的升高，NO的生成速率会显著增加。

快速型NOx：快速型NOx主要在碳氢燃料浓度较高的区域生成，其中燃料中的碳氢化合物与氮气、氧气以及羟基自由基（OH）等发生反应，生成NO。

这种反应方式在火焰前锋的富燃料区域中特别显著，因为这里的碳氢化合物浓度最高。

燃料型NOx：燃料型NOx的生成与燃料中的氮元素有关。

在燃烧过程中，燃料中的氮元素首先被氧化为氨（NH3）和氰化氢（HCN）等中间产物，这些中间产物再进一步与氧气反应生成NO和NO2。

燃料型NOx的生成量取决于燃料的种类和燃烧条件，如火焰温度、氧气浓度以及燃料与氧气的混合程度等。

在燃烧过程中，这三种NOx生成途径可能同时发生，但在不同的燃烧条件和燃料类型下，它们对总NOx生成量的贡献可能会有所不同。

例如，在燃气轮机和高温工业锅炉中，热力型NOx是主要的NOx生成途径；而在柴油机和某些燃煤锅炉中，燃料型NOx的贡献可能更为显著。

生物质燃烧及其还原氮氧化物的机理研究及应用

生物质燃烧及其还原氮氧化物的机理研究及应用随着温室效应的加剧，被认为是“CO2零排放”的生物质燃料越来越受到关注，但由于生物质中碱金属和氯含量过高，严重的结焦问题使得大多数生物质直燃设备无法正常运行，而将生物质与煤混燃则能显著缓解结焦问题；同时由于生物质中挥发份超过70%，将其作为再燃燃料还能对NOx起到显著的还原效果。

本文围绕生物质燃烧技术，分别在热重、沉降炉及300MW煤粉炉内，对生物质直燃和混燃的基础燃烧特性及在工程示范应用中涉及到的关键问题进行了研究；并对生物质混燃过程中生物质焦碳和生物质气对NOx的还原机理进行了深入研究。

首先，利用热重全面系统的研究了生物质的燃烧特性及其与煤混燃的协同效应。

研究发现：生物质在富氧条件下的着火相对于空气条件发生了延迟，该延迟在焦碳燃烧阶段尤为显著；氧气浓度的提高显著改善了煤的着火，但对生物质着火的影响较小；秸秆类生物质焦的着火温度显著低于于木质类生物质焦，而木质类焦的着火温度甚至高于煤焦。

混燃试验表明，生物质与煤混燃总是存在对总体着火有利的协同效应，秸秆类生物质混燃对着火特性的改善幅度大于木质类生物质，而自身着火特性越恶劣的煤种与同一生物质混燃产生的协同效应则越显著；并且O2/CO2气氛下混燃协同效应的显著性小于O2/N2环境。

其次，利用沉降炉试验模拟了实际生物质直燃设备受热面上结焦核心层的形成，并将试验结果与某生物质直燃电厂的焦样数据进行了对比。

研究发现：最初在受热面上沉积的是纳米级的含硫碱金属盐的气溶胶颗粒，主要的元素组成为K、S、O和Na，据此提出了以含硫的碱金属盐为核心的生物质结焦形成机理；混燃测试则证明当混燃比例低于0.2时，混燃对结焦特性无显著影响。

燃烧型氮氧化物生成、控制途径及技术浅谈

燃烧型氮氧化物生成、控制途径及技术浅谈【摘要】燃料燃烧的过程会生成NO和NO2两种氮的氧化物称为氮氧化物，氮氧化物是造成大气污染的主要污染源之一，NOx产生机理有热力型、快速型及燃料型三种方式，热力型和快速型在两种氮氧化物所占比重较小，燃烧型氮氧化物才是产生氮氧化物的主要来源，通过分析燃料型产生机理，来降低和控制NOx产生，通过低氮燃烧技术组合研发各种不同的低氮燃烧方式已达到控制降低氮氧化物的排放。

【关键词】氮氧化物;低NOx燃烧技术;机理氮氧化物是造成大气污染的主要污染源之一。

通常所说的氮氧化物NOx有多种不同形式：N2O、NO、NO2、N2O3、N2O4和N2O5，其中NO和NO2是主要的大气污染物。

我国氮氧化物的排放量中70％来自于煤炭的直接燃烧。

研究表明，氮氧化物的生成途径[2]有三种：（1）热力型NOx，指空气中的氮气在高温下氧化而生成NOx；（2）快速型NOx，指燃烧时空气中的氮和燃料中的碳氢离子团如CH等反应生成NOx；（3）燃料型NOx，指燃料中含氮化合物在燃烧过程中进行热分解，继而进一步氧化而生成NOx；在这三种形式中，快速型NOx所占比例不到5％；在温度低于1300℃时，几乎没有热力型NOx。

对常规燃煤锅炉而言，NOx主要通过燃料型生成途径而产生。

控制NOx排放的技术指标可分为一次措施和二次措施两类，一次措施是通过各种技术手段降低燃烧过程中的NOx生成量；二次措施是将已经生成的NOx通过技术手段从烟气中脱除。

１．热力型热力NOx的生成和温度关系很大，在温度足够高时，热力型NOx的生成量可占到NOx总量的30% ，随着反应温度T的升高，其反应速率按指数规律增加。

当T1300℃时T每增加100℃，反应速率增大6～7倍。

热力型NOx的生成是一种缓慢的反应过程，是由燃烧空气中的N2与反应物如O和OH以及分子O2反应而成的。

所以，降低热力型NOx的生成主要措施如下：①降低燃烧温度，避免局部高温。

化学链燃烧技术中载氧体的最新研究进展

化学链燃烧技术中载氧体的最新研究进展刘杨先,张　军,盛昌栋,张永春,袁士杰(东南大学能源与环境学院,江苏南京210096)摘要:介绍了化学链燃烧(CLC )技术的基本概念,指出了其具有在燃烧过程中捕获高浓度CO 2,同时消除大气污染物(NO x )等优点。

载氧体的性能对其应用非常关键。

总结了该领域最近几年新开发的单金属氧化物、复合金属氧化物以及非金属氧化物载氧体的最新研究进展。

对具有广泛应用前景的固体燃料化学链燃烧技术及其合适的载氧体做了综述。

最后,对化学链燃烧技术中与载氧体相关的重点问题做了展望。

关键词:化学链燃烧;二氧化碳捕获;载氧体;复合金属氧化物;非金属氧化物;固体燃料中图分类号:TK16　文献标识码:A 文章编号:0253-4320(2008)09-0027-06Advancesinoxygencarriersinchemical 2loopingcombustiontechnologyLIU Yang 2xian ,ZHANG Jun ,SHENG Chang 2dong ,ZHANG Yong 2chun ,YUAN Shi 2jie(SchoolofEnergy&Environment,SoutheastUniversity,Nanjing210096,China)Abstract :Thebasicconceptofchemical 2loopingcombustion (CLC)isintroduced,anditsadvantageswhichcanleadboth tocaptureofhighconcentraedcarbondioxideandsimultaneousremovalofatmosphericcontaminants(NO x )arepointedout.Theperformanceofoxygencarriersisthekeytoitsapplication.Thenewresearchadvancesinoxygencarriersinseveralrecent years,includingsinglemetaloxides,multiplexmetaloxides,nonmetaloxidesaregiven.Areviewofpromisingsolidfuels chemical 2loopingcombustiontechnologyandappropriateoxygencarriersisdone.Atlast,someimportantaspectsrelatedto oxygencarriersinthechemical 2loopingcombustiontechnologyareputforward.Keywords :chemical 2loopingcombustion (CLC );CO 2capture;oxygencarriers;multiplexmetaloxides;nonmetaloxides;solidfuels　收稿日期:2008-05-29　基金项目:国家自然基金国际合作项目(50721140649);华中科技大学煤燃烧国家重点实验室开放基金项目(200502)　作者简介:刘杨先(1984-),男,硕士生;张军(1963-),男,教授,博士生导师,研究方向为电厂污染控制,liuyangxian1984@ 。

O_2CO_2气氛下煤粉恒温燃烧及NOx释放特性研究

O_2/CO_2气氛下煤粉恒温燃烧及NOx释放特性研究煤炭是重要的化石能源,很久以来煤炭在人类能源结构中占据了十分重要的地位。

根据目前的能源结构,煤炭在我国能源消费主要地位在最近一段时间将不会发生改变。

在煤炭开采过程中以及煤粉燃烧过程中都会对环境造成污染,尤其在煤粉燃烧过程中产生SO2、NOx等污染物容易造成酸雨、温室效应等环境问题。

因此,煤炭燃烧特性及污染物释放特性的研究,对高效、环保的利用煤炭资源提供了一定的指导意义。

首先,本文利用恒温热重-燃烧污染物在线监测系统对O2/CO2气氛下煤粉燃烧动力学进行测量,提出了一种基于煤质参数的新判定方法,以此表征恒温下混煤燃烧特性。

通过引入煤质判定指数FZ作为煤质参数的综合反映,定义燃烧判定指数D1、D2、S作为燃烧特性的定量表征,并根据两者关系绘制判定指数曲线,寻找O2/CO2气氛,不同工况下FZ对D1、D2、S的影响规律。

结果表明:FZ能够包含主要煤质参数,D1、D2、S能定量表示不同阶段的燃烧特性;当温度/氧气浓度改变时,曲线D1、D2、S斜率能准确反映不同阶段混煤燃烧特性受煤质的影响程度。

通过恒温燃烧热重实验台,结合利用新判定方法,分析不同工况条件下,煤质变化对混煤燃烧特性的影响,规律,并验证了新判定方法的可靠性。

无烟煤化学链燃烧过程燃料氮转化释放特性

2016年第35卷第1期CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS ·327·化工进展无烟煤化学链燃烧过程燃料氮转化释放特性郭万军，张海峰，宋涛，沈来宏（能源热转换及其过程测控教育部重点实验室，东南大学能源与环境学院，江苏南京210096）摘要：基于赤铁矿石载氧体，在小型单流化床反应器上，开展煤挥发分和焦炭的化学链燃烧研究，探讨挥发分氮和焦氮在化学链燃烧过程中的转化特性。

研究表明：燃料氮释放的中间产物HCN和NH3与铁矿石载氧体具有较高的化学反应亲和性，易于被载氧体氧化生成N2和NO。

淮北无烟煤挥发分氮转化过程中，NO是唯一的氮氧化物，反应器出口中间产物NH3的释放份额略高于HCN。

在煤焦化学链燃烧还原过程中，部分燃料氮释放的中间产物HCN和NH3被铁矿石氧化导致少量NO的生成，还原过程中无N2O的释放；较高的还原反应温度加速了NO的生成。

减少进入载氧体氧化再生过程的焦炭量可减少空气反应器NO和N2O的生成。

关键词：化学链燃烧；煤；燃料氮；转化特性中图分类号：TQ534.9 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2016）01–0327–09DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2016.01.045Fuel nitrogen transfer in chemical looping combustion of anthraciteGUO Wanjun，ZHANG Haifeng，SONG Tao，SHEN Laihong（Key Laboratory for Energy Heat Transfer and its Process Control of Ministry of Education，School of Energy andEnvironment，Southeast University，Nanjing 210096，Jiangsu，China）Abstract：The present paper presents the investigation of fuel nitrogen transfer of anthracite in chemical looping combustion (CLC) with an iron ore oxygen carrier based on a small scale fluidized bed reactor. With respect to its volatile nitrogen and char nitrogen conversion behavior，the combustion characteristics of volatile matter and its corresponding char were experimentally investigated. The nitrogen intermediates (HCN and NH3) from fuel nitrogen had a high chemical affinity with the bed materials of the iron ore oxygen carrier towards formation of N2 and NO. During the volatile nitrogen conversion of the Huaibei anthracite，NO was the sole product of nitrogen oxide. Meanwhile，some HCN and NH3 were released and the NH3 concentration was higher than HCN. In the reduction process of char combustion，part of NO was formed due to the oxidation of HCN and NH3 by the iron ore，and there was no N2O formation in the process. A high reduction temperature accelerated formation of NO.To reduce the amount of char into the oxidation process，that is oxygen carrier regeneration process，could totally reduce evolution of NO and N2O in the air reactor.Key words：chemical looping combustion (CLC)；coal；fuel nitrogen；transfer基于循环载氧体的煤化学链燃烧通过不同品位能的梯级利用[1]，具有比传统燃烧方式更高的能源利用效率，而且能够在燃烧过程中实现CO2的高浓度富集，是一种具有良好应用前景的变革性的燃烧方式。

化学链燃烧的特性及应用研究

化学链燃烧的特性及应用研究化学链燃烧的特性及应用研究摘要：化学链燃烧是指化学反应过程中，反应物分子之间通过化学键的断裂和形成，从而引发链式反应，持续释放出大量的热能，同时产生了广泛的应用。

本文对化学链燃烧的机理、特性及其应用进行综述，讨论了燃烧过程中各种物质及环境因素对反应的影响，分析了不同反应体系的反应机理及特点，介绍了链式反应在工业生产、能源转化和环境治理中的应用，为相关领域的研究提供了一定的参考。

关键词：化学链燃烧；机理；特性；应用一、介绍随着工业和生活水平的不断提高，对各种能源的需求越来越大。

其中，燃煤、燃油等化石能源一直是主要的能源来源，但它们的产生和使用都会对环境造成很大的污染。

因此，开发一种环保、高效的能源转化技术成为当今科技研究的热点之一。

化学链燃烧是一种利用化学反应释放热能的过程，其控制能否高效地利用化学反应释放出的能量，进而使其产生广泛应用。

二、化学链燃烧的机理及特性化学链燃烧是由大量的自由基反应组成的过程。

在反应过程中，第一步通常为初始反应，也就是活化反应，通过高能激发或激发源的夹击等方式产生的裂解或形成碎片反应，从而形成自由基。

其中，自由基是化学链反应链传递的基本单元。

在反应中，自由基通过吸附或解离等方式与物质相互作用，产生新的自由基，形成了“自由基链”的传递机制。

这种链式反应的特点就是反应速度非常快，难以预计，同时也存在安全问题。

在化学链反应过程中，各项反应因素之间的关系非常复杂，受物质特性、反应体系、环境因素等多方面的影响，同时反应机理也具有很大的差异性。

三、化学链燃烧的应用1. 工业生产化学链反应在工业生产中有着广泛的应用。

例如，氯气氧气爆炸是一种非常高效的化学合成方法，其中的化学链反应起到了十分重要的作用。

而在生物科技领域，药物的合成、酶的制备等也同样离不开化学链反应的应用。

2. 能源转化化学链反应可以被应用于能源转化中，这是一种将燃料转化为电能的技术。

电化学反应链反应是其中的一个重要应用方向。

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化学链燃烧的氮氧化物释放特性论文
1实验装置和方法
固定床实验系统如图2所示。

反应器内径为32mm,床高680mm,布风板安装在距底部350mm处；反应器的加热由智能温控仪及电炉控制,温度由2个K型热电偶进行监测,分别位于反应器内和加热装置之间。

高纯氩气作为反应前后的载气和吹扫气体；蒸汽流量由TBP-50A型恒流泵精确控制；反应后气体流经过滤、冷凝装置后,使用EmersonxxxxRosemount分析仪对气体产物中的NOx气体进行检测。

实验过程中,先从反应器顶部加入50g赤铁矿,在氩气气氛下（1.5Lmin-1,标准状况）升温至实验温度,并同时向反应器通入1gmin-1的去离子水。

待反应器温度稳定后,加入0.5g氨基酸样品,同时收集气体,反应时间20min。

还原反应结束后,通入5%O2和95%Ar （1.5Lmin-1）的混合气,完成载氧体的氧化再生。

2结果与讨论
2.1温度对NOx释放特性的影响
以谷氨酸为含氮模型化合物进行实验,在反应器出口气体中检测到N2O、NO和NO2三种气体的存在。

在不同温度下,三种NOx气体随时间的变化关系见图3。

NOx的释放都在1min左右达到浓度峰值,随后急剧下降并趋于平缓。

随着反应温度的升高,N2O的体积浓度出现波动,在900℃时浓度峰值最低,为70.5×10-6；NO的浓度峰值随温度的升高而增加,温度的升高有利于混合气中生成NO的均相反应增
加；NO2的浓度峰值与NO的生成具有类似的规律,在900℃时浓度峰值高达378.3×10-6,超过了N2O的体积浓度。

图4为不同温度下NOx 生成率随时间的变化情况。

NO的生成率最大,且随温度的升高而增加；N2O的生成率随温度有所波动,但随温度的升高,整体呈下降趋势；NO2的生成率与N2O相反,随温度的升高而增加。

利用HSCChemistry6.0软件对上述反应进行热力学分析,可以得出化学反应平衡常数Kp与温度T之间的关系,如图5所示。

平衡常数Kp越大,表明化学反应的热力学亲和性就越强。

由图5可知,温度的升高有利于HCN和NH3被氧化生成NOx,且HCN、NH3被Fe2O3氧化生成N2O、NO、NO2的热力学亲和性依次递减。

在750~900℃范围内,NH3与Fe2O3反应的平衡常数Kp＜1（即lnKp＜0）,表明该反应较难发生。

结合图3、图4的实验结果,NO是主要的氮氧化物,N2O的生成率反而较低。

在传统流化床燃烧条件下[13],氮氧化物的前驱物HCN、NH3与H、OH、O等自由基及O2发生反应,NO通过均相反应生成。

而在化学链燃烧过程中,燃料反应器中缺乏O自由基和O2分子,载氧体提供的晶格氧是唯一的O来源。

因此,化学链燃烧过程中多相反应导致了NO的产生。

焦炭对NO 的还原是N2O产生的途径之一,同时,NO和N2O也能在碳氢化合物和焦炭的作用下被还原生成N2。

实验中NO的生成率较高,与软件模拟结果不相一致,说明NOx的生成不只受到Fe2O3的影响。

在实验中,提高温度有利于多相反应向正反应方向进行,促进了NO和NO2的生成。

N2O的生成出现波动,可能与N2O在高温下易分解的特性有关[14],整体上随温度的上升而下降。

2.2不同氨基酸的NOx释放特性
本组实验选取谷氨酸、甘氨酸和苯丙氨酸作为含氮模型化合物,仍以天然赤铁矿作载氧体,设定反应温度为850℃,其它条件不变。

图6给出了不同含氮模型化合物生成NOx随时间的变化关系。

谷氨酸、甘氨酸和苯丙氨酸在化学链燃烧过程中,均在1min左右释放出大量的NOx气体。

在1min内,谷氨酸生成N2O、NO和NO2的浓度峰值均为最高；甘氨酸生成N2O的浓度峰值最低,为117.6×10-6；苯丙氨酸生成NO和NO2的浓度峰值,在三种氨基酸中最低,分别为896.4×10-6和90.3×10-6。

由图6可知,在化学链燃烧过程中,NO是还原过程中主要的氮氧化物,生成量远超另外两种氮氧化物。

氨基酸加入反应器,瞬间升温至较高温度。

任强强[15]进行了氨基酸的程序升温实验,发现谷氨酸和苯丙氨酸在较低温度下就会释放出HCN和NH3,且HCN的生成量多于NH3,高温时焦炭氮仍能进一步转化；甘氨酸在低温时主要释放出NH3,HCN则较多的出现在高温区。

郝菊芳等[16]在甘氨酸热解过程中得出了NH3是主要含氮气体的结论。

而Seheafer等[17]认为,NH3主要是生成NO的前驱物,而HCN被氧化产生NO和NO2。

图6的结果反映出,NOx的浓度峰值主要有挥发分中的氮转化而成,是主要的N来源。

HCN和NH3主要向NO的方向转化。

不同含氮模型化合物的NOx生成率随时间的变化关系如图7所示。

根据图7（a）,谷氨酸和甘氨酸的N2O累积生成率在10min左右趋于稳定,苯丙氨酸的N2O 累积生成率在13min之后趋于稳定,稍微滞后于前两种氨基酸。

如图7（b）,谷氨酸和甘氨酸的NO累积生成率在8min、10min左右迅速稳
定,苯丙氨酸的NO生成率在长时间内仍处于上升阶段,并在12min之后超过谷氨酸的生成率,达到4.58%。

由图7（c）,谷氨酸、甘氨酸和苯丙氨酸的NO2生成率在6min左右都比较稳定,分别为0.7%、0.32%和0.22%。

总结图6、图7的数据分析,可以得出表3的结果。

在以三种氨基酸为含氮模型化合物的化学链燃烧还原过程中,NO是主要的氮氧化物；谷氨酸和苯丙氨酸含氮量较为接近,N2O生成率以及NOx的生成率相差不大,相比苯丙氨酸,谷氨酸在化学链燃烧过程中更多的向NO2转化。

从谷氨酸和苯丙氨酸的结构进行推测,可能是苯丙氨酸的苯环结构取代了谷氨酸中的羧基,抑制了NO向NO2的转化；甘氨酸的含氮量近似为谷氨酸的两倍,所得N2O和NO生成率是谷氨酸的一半左右,表明模型化合物含氮量较高,不利于N元素向氮氧化物的转移。

2.3碱金属元素钾对NOx释放特性的影响
生物质和及灰中含有大量的碱金属元素,钾（K）是含量最为丰富的阳离子之一。

在生物质中,钾主要以水溶性盐的形式存在,另外一部分以离子吸附的形式吸附于羧基和其他官能团上[18],生物质中钾元素伴随热化学过程易于进入气相中。

在生物质热化学过程中,钾元素有着明显的催化作用[19]；顾海明等[20]也证实钾对煤化学链燃烧有着较好的催化效果。

本组实验选取分析纯试剂K2CO3作为碱金属元素添加剂,由南京化学试剂公司提供。

K2CO3与氨基酸的质量比为1:1,所用含氮模型化合物仍为谷氨酸、甘氨酸和苯丙氨酸,实验过程中控制反应温度为850℃,其它条件保持不变。

2.4载氧体的表征分析
对比2.2及2.3小节的实验结果,针对甘氨酸为含氮模型化合物、温度为850℃时的实验工况,待还原反应结束后,在Ar气氛下冷却并取得天然赤铁矿载氧体的颗粒样品,与新鲜载氧体作比较分析。

表4给出了三种条件下载氧体的XRF分析结果。

新鲜载氧体表面K元素的含量极少,仅为0.01%。

将甘氨酸应用于化学链燃烧,各元素的质量分数变化情况不太明显；当在甘氨酸中添加K2CO3后,还原反应结束时的载氧体中K元素的含量增加到0.66%,K元素的含量急剧上升。

表明添加的K2CO3与载氧体发生作用,部分K+离子存在于载氧体颗粒表面。

3结论
（1）以谷氨酸为原料,在750~900℃温度范围内,NOx（N2O、NO和NO2）由前驱物HCN、NH3的多相反应生成,NO是主要的NOx气体；随着反应温度的升高,反应器出口的NOx气体在1min内释放浓度达到峰值,该阶段主要是氨基酸中的N分配到挥发分氮中；温度的升高有利于NO和NO2的生成,N2O的生成整体上随温度的上升而下降。

（2）在850℃下,三种氨基酸的NOx的释放都集中在前1min内,且NO的生成量远超N2O和NO2。

谷氨酸和苯丙氨酸的氮含量较为接近,N2O生成率及NOx的生成率相差不大；谷氨酸在化学链燃烧过程中N更多的向NO2转化,可能是苯丙氨酸中苯环结构的存在抑制了NO 向NO2的转化；甘氨酸的含氮量近似为谷氨酸的两倍,所得N2O和NO 生成率是谷氨酸的一半左右,表明模型化合物的氮含量越高,可能越不利于氮元素向NOx的转移。

（3）在850℃时,添加K2CO3对谷氨酸化学链燃烧过程中NOx的影响较小。

K2CO3对甘氨酸化学链燃烧过程中氮的迁移方向有明显影响,NOx的生成率有着不同程度的减小；钾元素的抑制作用主要发生在甘氨酸挥发分释放之后的热化学阶段。

对于苯丙氨酸,钾元素对NO 的释放抑制作用较强,而对N2O和NO2释放的影响则不太显著。

（4）以添加K2CO3前后的甘氨酸为原料,对还原反应后的载氧体进行表征。

对比新鲜赤铁矿载氧体,发现在化学链燃烧还原反应过程中,载氧体的活性成分Fe2O3被部分还原至Fe3O4；添加K2CO3后,Fe2O3与K2CO3在高温下发生反应生成多铁酸钾K2Fe22O34,载氧体表面K元素含量增多。