污泥燃烧过程氮迁移转化机理
赵亮1
王欣2
黄宝成3
孙瑜3
薛永明3
张海2
1.上海发电设备成套设计研究院有限责任公司,上海 2002402.上海交通大学 机械与动力工程学院,上海 2002403.苏州吴中综合能源有限公司,江苏 苏州 215124
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较少.选取污泥中4 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,确定相对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 339.21 kJ/mol的热量,谷氨酸从外界吸收的热量为304.92 kJ/mol,苯丙氨酸从外界吸收324.27 kJ/mol的热量,色氨酸氮迁移的最佳反应路径无需从外界吸热.4 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,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：污泥燃烧氮迁移中间体反应路径密度泛函理论
分类号：TK09(一般性问题)
资助基金：上海市自然科学基金面上资助项目(21ZR1434300)
论文发表日期：2023-10-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：13( 153-165 )
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