I. Giới thiệu về cơ chế giảm phát thải NOx trong quá trình đốt cháy tuần hoàn tầng sôi
Cơ chế giảm phát thải NOx trong quá trình đốt cháy tuần hoàn tầng sôi (CFBDC) đã được chứng minh hiệu quả thông qua các thử nghiệm công nghiệp. Giảm phát thải NOx được cho là kết quả của sự kết hợp giữa các sản phẩm nhiệt phân như than cốc, hắc ín và khí nhiệt phân (py-gas) trong quá trình đốt cháy. Nghiên cứu này sử dụng lò phản ứng ống rơi (DTR) để mô phỏng điều kiện đốt cháy tuần hoàn, nhằm phân tích khả năng khử NO của các sản phẩm nhiệt phân. Kết quả cho thấy, hắc ín có khả năng khử NO tốt hơn so với than cốc và khí nhiệt phân.
1.1. Nguyên lý của CFBDC
CFBDC là công nghệ tách biệt quá trình đốt cháy thành hai giai đoạn: nhiệt phân nhiên liệu và đốt cháy sản phẩm nhiệt phân. Quá trình này giúp giảm thiểu ô nhiễm bằng cách tối ưu hóa việc sử dụng các sản phẩm nhiệt phân để khử NOx. Công nghệ này đã được áp dụng thành công trong xử lý bã rượu (DSL), giảm phát thải khí NOx xuống 70% so với phương pháp truyền thống.
1.2. Vai trò của các sản phẩm nhiệt phân
Các sản phẩm nhiệt phân như than cốc, hắc ín và khí nhiệt phân đóng vai trò quan trọng trong việc khử NOx. Hắc ín được xác định là yếu tố chính giúp giảm phát thải NOx do khả năng phản ứng cao với NO. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng, sự hiện diện của CO trong khí nhiệt phân làm giảm hiệu quả khử NO.
II. Phương pháp và kết quả nghiên cứu
Nghiên cứu sử dụng lò phản ứng ống rơi (DTR) để mô phỏng điều kiện đốt cháy tuần hoàn. Các thí nghiệm được thực hiện ở nhiệt độ 500°C để tạo ra than cốc và hắc ín từ DSL. Khí nhiệt phân được tạo ra bằng cách pha trộn các khí tinh khiết. Kết quả cho thấy, hắc ín có khả năng khử NO tốt nhất ở cùng tốc độ cấp liệu. Hiệu quả đốt cháy được tối ưu hóa khi tỷ lệ hóa học (SR) là 0.8.
2.1. Ảnh hưởng của các thông số phản ứng
Nghiên cứu đã phân tích ảnh hưởng của các thông số như tốc độ cấp liệu, tỷ lệ hóa học (SR), nhiệt độ phản ứng, thời gian lưu và thành phần khí thải ban đầu đến hiệu quả khử NO. Kết quả cho thấy, nhiệt độ cao và nồng độ NO, CO ban đầu tăng cường khả năng khử NO của than cốc và hắc ín.
2.2. Hiệu ứng tương tác giữa các sản phẩm nhiệt phân
Nghiên cứu cũng phân tích hiệu ứng tương tác giữa than cốc, hắc ín và khí nhiệt phân trong việc khử NO. Kết quả cho thấy, hỗn hợp than cốc/khí nhiệt phân có hiệu quả khử NO tốt nhất. Hắc ín chỉ phát huy tác dụng khi tỷ lệ của nó giảm xuống 26%.
III. Ứng dụng và ý nghĩa thực tiễn
Nghiên cứu này có ý nghĩa quan trọng trong việc vận hành công nghệ CFBDC để xử lý nhiên liệu giàu nitơ. Hắc ín được xác định là yếu tố chính giúp giảm phát thải NOx, do đó, các nghiên cứu tiếp theo nên tập trung vào động học khử NO của hắc ín và tương tác của nó với các thành phần khác. Ngoài ra, ảnh hưởng của nhiệt độ nhiệt phân đến hoạt tính khử NO cũng cần được nghiên cứu thêm.
3.1. Hướng nghiên cứu tương lai
Các nghiên cứu tiếp theo nên tập trung vào phân tích động học khử NO của hắc ín và tương tác của nó với các thành phần khác như than cốc và khí nhiệt phân. Ngoài ra, ảnh hưởng của nhiệt độ nhiệt phân đến hoạt tính khử NO cũng cần được nghiên cứu thêm.
3.2. Ứng dụng trong công nghiệp
Kết quả nghiên cứu này có thể được áp dụng trong các nhà máy xử lý nhiên liệu giàu nitơ, giúp giảm thiểu ô nhiễm và tối ưu hóa hiệu quả đốt cháy. Công nghệ CFBDC có tiềm năng lớn trong việc xử lý các loại bã rượu và chất thải công nghiệp khác.
