2022年 第03期
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市政污泥的低碳资源化利用，是“无废城市”建设、应对全球气候变化的重要保障。化学链燃烧/气化技术是通过载氧体在污泥燃料和空气之间的循环反应实现污泥热解继而燃烧和碳捕集。采用廉价易得的铁基载氧体开展市政污泥化学链燃烧研究，为探究市政污泥基于铁基载氧体的化学链燃烧初始阶段的热解机理，采用X射线光电子能谱、13C固体核磁等表征手段结合工业分析、元素分析，确定了典型市政污泥所含元素种类、化学价态以及成键方式，从而确定其分子团化学结构；以AlFeO3 的载氧体形式，构建了污泥独立热解和载氧体表面热解2种结构模型。通过反应力场分子动力学模拟(ReaxFF MD)，主要针对升温速率和热解温度2个影响因素进行模拟。结果表明：不同升温速率下，污泥独立热解的产物主要为有机气体，升温速率过高不利于污泥分子团热解，选取16 K/ps较为合适；热解温度的升高和载氧体的存在均促进了污泥化学结构的热解，减少了焦油生成；无载氧体作用时，N元素在不同升温速率下，主要迁移至重质焦油中参与后续的燃烧反应；热解温度对含氮产物的生成影响不大。而载氧体的存在促使含氮活性基团的生成，进而产生NO并部分还原为N2；S元素主要迁移至小分子量碎片中，或以H2S形式析出。因此，铁基载氧体提升了固体燃料的热解速率，可减少焦油产生，降低了NOx生成，但对SO2排放影响不大。
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主管
中国煤炭科工集团有限公司
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主办
煤炭科学研究总院有限公司
煤炭工业洁净煤工
程技术研究中心 -
主编
解强
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刊期
月刊
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ISSN
1006-6772
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CN
11-3676/TD
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作者：
- 王翠苹
- 梁文政
- 王坤
- GEORGY Ryabov
- 赵荣洋
- 单明玄
- 岳光溪
单位：
- 山东科技大学土木工程与建筑学院清洁能源实验室；青岛大学机电工程学院；All Russian Thermal Engineering Institute(VTI);清华大学 能源与动力工程系
摘要：
关键词：
- 市政污泥
- 化学链燃烧
- 分子动力学模拟
- 铁基载氧体
- 热解产物
- 载氧体
作者简介：
王翠苹（1969—），女，河北景县人，教授，博士。E-mail:wangcuiping21@sdust.edu.cn
图表：
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引用格式：
王翠苹，梁文政，王坤，等.基于铁基载氧体的污泥化学结构热解分子动力学模拟［J］.洁净煤技术，2022,28(3):139-149.
WANG Cuiping，LIANG Wenzheng，WANG Kun,et al.Molecular dynamics simulation of chemical structure pyrolysis of sludge based on iron-based oxygen carrier［J］.Clean Coal Technology，2022,28(3):139-149.
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