钙基脱硫工艺协同脱硝技术研究进展

采用钙基吸收剂的烟气脱硫技术拥有95%以上的市场份额,基于钙基烟气脱硫工艺协同乃至同时脱除NO_x是最现实可行的技术方向。本文阐明了钙基脱硫工艺协同脱硝的可行性,并根据硫氮协同脱除反应所处的温度区段,将钙基吸收剂硫氮协同脱除技术分为炉内联合脱除、中温同时脱除和低温段协同脱除三类,针对每类技术的基本原理、研究现状和存在的问题进行了分析和总结,指出将NO氧化为NO₂在低温段实现SO₂和NO_x协同乃至同时脱除是最现实可行的技术方向,并针对该技术存在的NO₂在低温脱硫工艺中吸收效率低和钙基吸收剂利用率低的问题提出了研究方向。最后,对钙基脱硫工艺协同脱硝技术的发展进行了展望,指出了实施超净排放后基于低温脱硫工艺协同脱硝技术应具有广阔的工业应用前景。     

用KMnO4调质钙基吸收剂从燃煤烟气同时脱硫脱硝

在固定床反应器中考察了强氧化剂KMnO₄作为添加剂对钙基吸收剂同时脱硫脱硝的调质效果。实验结果表明，不含KMnO₄时钙基吸收剂不能有效脱除NO，而当KMnO₄存在Ca/(S+0.5N)为1.8时，钙基吸收剂可获得31.4％的脱硫率和13.5％的脱硝率。实验还研究了各种参数变化对脱硫率和脱硝率的影响，反应温度升高能够促进SO2的脱除，但脱硝率对温度的变化不敏感；脱硫率随着烟气相对湿度的增加而增加，但脱硝率与相对湿度的关系不是单调的，存在一个最大值；O₂是脱除NO的必要条件。结合气体分析和产物分析的实验结果发现，NO被脱除的机理是先被氧化为NO₂，然后再与吸收剂和脱硫产物反应生成了硝酸盐和亚硝酸盐。为半干法脱硫技术中加入脱硝功能的可能性提供参考依据。     

ClO2/尿素溶液同时脱硫脱硝实验研究

SO_2和NO作为燃煤电厂排放烟气中的主要污染物,对环境产生了巨大危害。为有效进行燃煤烟气中的SO_2和NO的一体化脱除,文中通过对传统鼓泡床湿法脱硫脱硝装置进行改善,以ClO_2/尿素为新型复合吸收剂进行了湿法燃煤烟气脱硫脱硝一体化研究。实验结果表明:ClO_2的添加可以显著改善尿素吸收剂的脱硝能力,并且对SO_2的脱除还具有一定的促进作用。当n(ClO_2)/n(NO)=0.75,尿素质量分数为10%时,SO_2的脱除效率为100%,NO的脱除效率稳定在91%。实验中探究了ClO_2添加量,反应温度,吸收剂初始pH值,SO_2质量浓度和NO质量浓度对脱硫脱硝效率的影响,提出ClO_2/尿素复合剂脱硫脱硝的反应机理,表明新型复合吸收剂湿法脱硫脱硝的具有良好的应用前景。     

臭氧氧化结合硫代硫酸钠溶液喷淋同时脱硫脱硝

采用臭氧氧化结合湿法喷淋硫代硫酸钠溶液的方法开展模拟烟气同时脱硫脱硝实验研究。结果表明,采用臭氧氧化结合Na2S2O3-Na OH溶液湿法喷淋可以实现NOx和SO_2协同脱除:在O_3/NO摩尔比为1.1~1.2时,溶液中Na2S2O3浓度的增加会提高系统的NO_x脱除效率,烟气中SO2的存在会促进NOx的脱除,当SO2浓度为1030mg·m~(-3)、2.0%Na_2S_2O_3溶液作为喷淋液时可实现较高的SO_2脱除效率,同时NO_x脱除效率可达70%以上;喷淋液p H在2.5~9范围内变化时提高浆液p H有利于NOx的脱除,当p H=9时脱硝效率可达75%。180 min连续同时脱硫脱硝实验结果表明,硫代硫酸钠可有效促进NOx的脱除,并实现SO2较高的脱除效率,同时可实现系统同时脱硫脱硝连续稳定运行,喷淋吸收后烟气中NO_x的主要转化产物为NO~-_2,该方法作为一种有效的同时脱硫脱硝技术,具有一定的工业应用推广前景。     

氨吸收法同时脱硫脱硝的实验研究

在自行设计的吸收塔反应器中,以氨水作为吸收剂,研究其对SO2和NOx的脱除效果,在氨法脱硫的工艺条件下对SO2的脱除率为100%,NOx脱除率可达72%。对SO2和NOx的吸收条件进行了研究,发现吸收液中SO32-浓度是影响脱硫脱硝率的重要因素。提出了选择性催化氧化(SCO)和氨法烟气脱硫相结合的氨吸收法同时脱硫脱硝技术,此法可用于改造现有氨法烟气脱硫设备,达到SO2和NOx同时脱除的目的。     

臭氧氧化结合硫代硫酸钠溶液喷淋同时脱硫脱硝

采用臭氧氧化结合湿法喷淋硫代硫酸钠溶液的方法开展模拟烟气同时脱硫脱硝实验研究。结果表明,采用臭氧氧化结合Na₂S₂O₃-NaOH溶液湿法喷淋可以实现NO_x和SO₂协同脱除:在O₃/NO摩尔比为1.1～1.2时,溶液中Na₂S₂O₃浓度的增加会提高系统的NO_x脱除效率,烟气中SO₂的存在会促进NO_x的脱除,当SO₂浓度为1030 mg·m^-3、2.0%Na₂S₂O₃溶液作为喷淋液时可实现较高的SO₂脱除效率,同时NO_x脱除效率可达70%以上;喷淋液pH在2.5～9范围内变化时提高浆液pH有利于NO_x的脱除,当pH 9时脱硝效率可达75%。180 min连续同时脱硫脱硝实验结果表明,硫代硫酸钠可有效促进NO_x的脱除,并实现SO₂较高的脱除效率,同时可实现系统同时脱硫脱硝连续稳定运行,喷淋吸收后烟气中NO_x的主要转化产物为NO₂^-, 该方法作为一种有效的同时脱硫脱硝技术,具有一定的工业应用推广前景。     

碱性吸收剂脱除燃煤烟气中HCl的研究进展

氯是煤中的微量元素,在燃烧过程中以HCl气体的形式释放出来,对燃煤发电机组石灰石-石膏湿法脱硫设施造成不利影响。基于湿法脱硫吸收塔浆液中氯离子的物料平衡,本文提出了碱性吸收剂脱除燃煤烟气中HCl的技术思路,从碱性吸收剂种类、反应条件对脱除HCl的影响、HCl脱除机理方面对烟气脱氯技术进行了综述,指出了碱性吸收剂脱除燃煤烟气低浓度HCl的研究方向。     

中空纤维致密膜基吸收法在CO2脱除中的应用

以商业φ200聚酰亚胺中空纤维致密膜大组件为接触器,淡水和海水为吸收剂,进行了CO2/N2混合气中CO2的脱除实验。考察了气液相压力和流量对CO2脱除率和过程总传质系数的影响。结果显示,液相压力对膜接触器的影响不大,而加大液/气相流量比可以提高CO2的脱除效率,通过控制操作条件可使膜接触器的CO2脱除率在70%以上。实验过程中,气液两相压力可在较宽范围内独立操作,且无鼓泡和漏液现象发生。研究表明中空纤维致密膜基接触器在CO2气体分离领域具有很好的应用潜力和前景。     

氮氧化物在湿法烟气脱硫过程中的作用

采用了气液鼓泡床反应器,以NaOH溶液为吸收液,在模拟烟气条件下对氮氧化物在湿法烟气脱硫过程中的作用进行了实验研究.结果表明,在吸收液为碱性的环境下,NO2的存在对脱硫率略有促进,SO2的存在则可显著增加脱硝率;在吸收液变乏且已呈酸性的环境下,NO2和SO2互相抑制彼此的脱除率;无论酸碱环境,NO和SO2对彼此脱除率的影响都很微弱.NO和NO2的存在对脱硫产物影响显著,NO2的存在促进了脱硫产物中硫酸盐的生成,碱性环境下尤其显著,而NO的存在抑制了脱硫产物中硫酸盐的生成.     

含氟体系优化合成Al-Beta分子筛膜

采用两步法在α-Al₂O₃载体上合成了致密连续的beta分子筛膜。首先,晶种层在无氟碱性体系中生长并交联形成致密的beta膜;然后,在含氟的近中性体系中再次生长形成具有（h0l）取向的分子筛膜,膜厚度约为3 μm。在450℃高温脱除模板剂以后,将膜进行单组分渗透蒸发实验。实验结果表明采用两步法合成的beta分子筛膜几乎无缺陷。     

添加剂对秸秆成型燃料燃烧特性的影响

生物质成型燃料作为生物质能源的主要利用方式，优化其燃烧性能具有重要意义。在秸秆成型燃料中添加CaO、Ca(OH)₂、SiO₂、Al₂O₃、尿素、粉煤灰等常见添加剂，研究了其对SO₂、NO_x释放规律的影响。研究表明：提高钙硫比且降低含水量，能够降低SO₂、NO_x释放量。Al₂O₃的催化助燃作用增加了SO₂、NO_x的释放，粉煤灰与秸秆熔融烧结增强了异相脱硝。添加SiO₂的成型燃料促进了钙硅酸盐复合物的生成，从而减少SO₂的释放。通过分析不同SiO₂添加量时的燃烧情况发现，添加量5%时，脱硫脱硝效果最好。在成型燃料燃烧15 s后添加尿素，尿素高温热解产生的还原性气体能够与SO₂、NO_x反应从而减少硫、氮氧化物的释放。温度升高促进熔融反应和异相脱硝反应，阻碍了焦炭中N的燃烧使NO_x释放量大幅降低。     

脱硝协同汞氧化聚苯硫醚四元催化滤料制备方法及理化特性

采用原位氧化法（ISM）、浸渍煅烧法（ICM）和涂覆法（CM）制备聚苯硫醚（PPS）双效催化滤料，在模拟烟气固定床系统中考察了滤料低温NO_x催化协同Hg⁰氧化性能，深入分析了原位氧化滤料表面形貌、元素分布、晶态结构和Hg及NO_x赋存形态。结果表明：在相同条件下，3种制备方法对应滤料催化活性大小顺序为Mn-Ce-Fe-Co-O_x/PPS@ISM＞Mn-Ce-Fe-Co-O_x/PPS@ICM＞Mn-Ce-Fe-Co-O_x/PPS@CM。ISM对应PPS单层饱和负载量约为0.9，活性反应温度窗口为110~210℃，其中170℃时Mn-Ce-Fe-Co-O_x/PPS@ISM的非均相NO氧化、NO_x还原和Hg⁰氧化效率最高分别达到8.6%、84.6%和93.2%。程序升温脱附实验结果表明：(0.9)Mn-Ce-Fe-Co-O_x/PPS@ ISM表面NO_x吸附活性位点中弱碱位数量占优，而中碱位化学吸附NO主要以NO_y（y=2或3）结构存在，歧化态NO₂次之。同时，Hg与NO在氧气条件下以非均相反应途径转化为HgO和Hg(NO₃)₂/Hg₂(NO₃)₂。表征结果表明：ISM制备的MnO_x、CeO_x、CoO_x和Fe₂O₃复合氧化物呈弱晶相、高度分散团絮状结构赋存于PPS@ISM纤维。     

VMoTi/玻纤复合催化滤布制备及其除尘协同脱硝性能研究

采用浸渍法制备出具有脱硝除尘功能的VMoTi/玻纤复合催化滤布,研究了VMoTi/玻纤复合催化滤布的脱硝除尘性能。考察了负载量、黏结剂、反应温度、过滤风速、SO₂和H₂O对脱硝除尘性能的影响,通过SEM、XRD及EDS表征手段进行分析,结果表明：当负载量为130 g/m²,过滤风速为0.5 m/min,在200~250℃下,脱硝效率为60%~85%。且在定压喷吹老化500次后,脱硝效率无明显下降,表现出良好的脱硝性能稳定性。通入SO₂和H₂O后,脱硝效率维持在75%以上,具有良好的抗水硫性能。VMoTi/玻纤复合催化滤布除尘效率在99.99%以上,满足实际工业烟尘治理应用要求。     

水泥窑协同处置垃圾衍生燃料对NOx和SO2生成转化的影响

利用水泥窑协同处置垃圾衍生燃料是目前发展趋势之一,但实际处置过程中存在着污染物排放不稳定的问题,因此本文以湖北某水泥厂处置的垃圾衍生燃料为研究对象,利用高温管式炉开展试验,研究了五种垃圾衍生燃料在500~900 ℃的燃烧环境下燃烧产物NO_x、SO₂的释放特点。试验结果表明:垃圾衍生燃料在不同温度下燃烧过程中NO_x的浓度峰值在低温下(500~600 ℃)受温度影响更大,且呈倍数增大,在高温下(700~900 ℃)NO_x的浓度峰值受温度影响较小;900 ℃时NO_x的转化率低、燃烧速率快,建议为垃圾衍生燃料投放温度;不同种类垃圾衍生燃料燃烧过程中NO_x的转化率随着燃烧温度的变化呈“倒V型”,而SO₂的转化率随着燃烧温度的变化呈“正V型”,NO_x和SO₂在生成过程中起相互抑制的作用。     

NOx removal from the flue gas of oil-fired boiler using a multistage plasma-catalyst hybrid system

The study on removal of NO_x from the flue gas of oil-fired boiler has been carried out using non-thermal plasma cum catalyst hybrid reactor at 150 °C. Propylene (C₃H₆) was used as a reducing agent. A multistage plasma-catalyst hybrid reactor was newly designed and successfully operated to clean up the flue gas stream having a flow rate of 30 Nm³/h. TiO₂ and Pd/ZrO₂ wash-coated on cordierite honeycomb were used as catalysts in the present study. Though the plasma-catalyst hybrid reactor with TiO₂ showed good activity on the removal of NO yet it removed only 50–60% of NO_x because a significant portion of NO oxidized to NO₂. On the contrary, the plasma-catalyst hybrid reactor with Pd/ZrO₂ removed about 50% of inlet NO with a negligible amount of NO oxidation into NO₂. The plasma/dual-catalysts hybrid system (front two units of plasma-Pd/ZrO₂ + rear two units of plasma/TiO₂) proved to be very promising in NO_x removal in the presence of C₃H₆. DeNO_x efficiency of about 74% has been achieved at a space velocity of 3300/h at 150 °C.     

V2O5-MoO3/Tio2催化滤袋的制备及中试应用

为解决现有Mn基催化滤袋SO₂中毒的问题,制备了基于V₂O₅-MoO₃/TiO₂的催化滤袋,用于在180~260℃范围内同时去除NO_x和粉尘。实验结果表明,双层滤袋在气体过滤面速度为0.2 m/min时具有良好的脱硝活性和抗硫抗水性能。在纯氧玻璃窑炉中试中采用制备的双层催化滤袋进行了试验,烟气量为2000~3000 m³/h、SO₂浓度在20~30 mg/m³范围内、水蒸气含量10%（体积分数）、NO_x浓度为400~550 mg/m³,在170~210℃范围内NO_x转化率可达到88.14%~95.06%,验证了催化滤袋的脱硝性能;连续运行1500 h后,活性出现5%左右的微弱衰减;在高硫烟气条件下（300~500 mg/m³）连续运行100 h发现催化滤袋失活,SEM-EDS和XPS表征证明催化剂失活是由于硫铵类物质在滤袋纤维表面沉积,部分活性位点被覆盖所致。     

Removal of NOx: Part I. Sorption/desorption processes on barium aluminate

NO_x adsorption/desorption capacities of barium aluminates were measured under representative exhaust gas mixture at temperatures below 550°C. The solid doped with Pt or not, exhibits good NO₂ sorption capacities with a reversible adsorption to desorption process. With bulk BaO, desorption was observed at high temperature. The different behaviour between the two catalysts is explained by the fact that strongly bonded carbonates are formed on bulk BaO while they do not exist on barium aluminate, therefore allowing the formation of nitrates which can be decomposed by a thermal process. SO₂ poisoning was also studied.     

不同钙基吸附剂捕集CO2后的硫酸化反应特性研究

钙基吸附剂进行多次CO₂捕集后,碳酸化效率会大幅衰减,此时的吸附剂能否高效脱硫利用是值得重点关注的问题。鉴于此,筛选了高性能合成钙基吸附剂和天然石灰石吸附剂,通过热重分析仪分析对比其在多循环CO₂捕集后的碳酸化和硫酸化反应性能,采用微粒模型研究其硫酸化反应动力学特征。结果发现,高性能合成钙基吸附剂的碳酸化反应速率和CO₂吸附能力明显高于石灰石吸附剂。在长达500循环的CO₂捕集试验后,高性能合成钙基吸附剂的CO₂吸附能力比石灰石高10倍以上,其SO₂吸附能力相较于石灰石提升约40%。经历多次CO₂捕集反应循环后,2种吸附剂的硫酸化能力均有提升:其中,石灰石吸附剂的提升幅度更大,硫酸化转化率从26%提升到35%,而高性能合成钙基吸附剂的硫酸化转化率则从38%提升到43%。通过微粒模型计算发现,2种吸附剂的硫酸化反应均是与SO₂浓度相关的一级反应,多循环捕集CO₂反应后,石灰石吸附剂的硫酸化反应活化能下降接近30%,而高性能合成钙基吸附剂的硫酸化反应活化能只下降了5%。研究结果说明2种不同钙基吸附剂在进行循环CO₂捕集后,脱硫能力得到了不同程度的提高,且均可以较好地应用于SO₂的脱除。     

中试平台SCR低温催化剂测试与氨逃逸分布特征

目前燃煤机组低负荷运行的情况越来越多,研究机组低负荷运行时NO_x控制技术可有效降低燃煤机组的NO_x排放浓度。本文利用已建成的20000m³/h的实际燃煤烟气的污染物脱除试验平台,安装低温段脱硝催化剂整体模块,测试该催化剂的性能指标,现场取样并重点分析氨逃逸和转化率指标,得出实际烟气条件下氨逃逸分布特征。结果表明：该低温脱硝催化剂的低温段在290~250℃范围内,脱硝效率可达到80%,脱硝出口NO_x可控制在50mg/m³（标准）以内,甚至20mg/m³以内,氨逃逸最高为1.68mg/m³,小于标准要求值2.28mg/m³,SO₂/SO₃转化率最高为0.73%,小于标准要求值1%,满足运行要求。文中进一步研究了氨逃逸浓度沿程分布情况,经测试表明,290℃时沿程氨逃逸浓度不断降低,除尘器前降低32.2%,除尘器后降低65.5%。