活性焦超低温催化脱硝及原位热再生实验研究

超低温催化脱硝是具有烟气成分简单、能耗低、阻力小等优点的新型脱硝工艺，而活性焦在超低温催化脱硝方面发挥重要作用，因而针对活性焦在不同气氛下的超低温催化脱硝及原位热再生实验研究，可为提升超低温催化脱硝性能提供技术支撑。利用微型固定床实验装置研究超低温(≤130℃)下不同气氛(氧化和还原)对活性焦脱除NO性能及热再生中NO_x气体的影响规律与原位热再生机理。结果表明：活性焦在实验条件下脱除NO过程中，出口NO体积分数曲线随时间延长呈逐渐上升趋势，表明活性焦样品中的活性位不断被占据。其他条件不变，还原气氛下NO吸收量是氧化气氛的数倍，说明还原气氛更有利于活性焦对NO的脱除；温度越低，还原气氛与氧化气氛的NO脱除量差距越大，活性焦对NO的脱除性能越强。超低温氧化气氛下，活性焦对NO的脱除过程除存在吸附作用外，还存在催化氧化作用，可将NO氧化为NO₂,并将NO₂吸附于活性焦孔隙表面，吸附态NO₂发生歧化反应，生成NO₃。催化氧化脱硝后的活性焦在原位热再生过程中，氧化生成的高阶NO_...     

活性焦催化氧化脱除低温烟气中NO的性能及机理

随着国家环保标准越来越严格,针对典型燃煤工业锅炉排烟温度低,烟气量小特点,为了满足烟气NOx超低排放要求,催化氧化脱硝是理想的技术。为了研究活性焦催化氧化脱除低温烟气中NO的性能及机理,利用固定床反应装置研究70~110 ℃低温烟气活性焦催化氧化脱硝过程,考察温度、烟气中O2对脱硝的影响。此外,通过解析活性焦77 K条件下N2吸/脱附等温线获得其孔径分布及比表面积、利用XPS表征活性焦炭基质及表面化学特性、应用TPD获取反应前后活性焦升温脱附曲线,研究活性焦催化氧化脱硝及活性焦热再生机制。结果表明:70~110 ℃内,温度越低活性焦催化氧化脱硝的性能越好;活性焦催化氧化脱硝初始阶段,逸出的少量NO2来自于NO和活性焦表面多聚芳环边缘的碱性含氧官能团C〖CDS1〗O反应;活性焦表面酸性含氧官能团抑制NO的吸附,而炭基质多聚芳环是构成炭基质的主要物质,其π键提供电子促进催化脱硝;无O2条件下NO作为电子受体占据吸附位,O2存在时由于O2获得π键提供的电子形成反应中间体,与NO生成NO2。活性焦催化氧化NO最终可达到低温烟气脱硝的目的,然而,由于活性焦中碳的还原作用,热再生并不能将活性焦催化氧化生成的NO2脱附,而是以NO的形态伴随着CO2脱附下来。     

含锡铁精矿CO还原分离锡铁的行为研究

以含锡铁精矿(Sn: 0.26%, TFe: 65.7%)为研究对象进行还原焙烧。在分析还原焙烧过程中锡、铁氧化物行为的基础上, 重点研究了预氧化、焙烧温度、焙烧时间以及还原气氛(气相中CO含量)对锡脱除效果的影响。实验结果表明, 锡的脱除主要发生在弱还原气氛焙烧阶段。在优化条件下(焙烧温度925～950 ℃, 焙烧时间30 min, 还原介质中CO体积浓度为40%～50%), 球团矿中锡的残余量为0.031%, 锡的挥发率达到88.88%。     

铁矿石SCR法烟气催化脱硝的性能研究

以铁矿石为催化剂对烟气进行选择性催化还原法(SCR)脱硝,研究不同铁矿石对烟气中低浓度氮氧化物NOx的催化还原特性,对铁矿石进行XRD和Mssbauer分析,确定对NOx脱除起关键作用的物质。研究结果表明：对NOx脱除起催化作用的主要成分是α-Fe 2O3;经不同温度煅烧后的A铁矿石在较低的温度180～230 ℃对NOx有较高的催化性能,在200 ℃左右脱硝效率达到85%以上。     

某海滨铁砂矿流态化气基还原—高温熔分试验

为了确定印度尼西亚某海滨铁砂矿的合理开发利用方案,在模拟流化床的竖直管式炉内,以CO与H2的混合气体为还原剂,对该海滨铁砂矿进行了直接还原试验,并对最佳条件下的还原产物进行了熔分条件试验。结果表明:1反应温度和还原气氛对还原效果影响显著,在还原温度为900℃、还原气体H2和CO的体积比为7∶3、还原时间为80 min情况下,还原产物中铁的还原度为96.11%、铁的金属化率为93.40%。2确定条件下的还原产物适宜的熔分温度为1 570℃、碱度为1.2、熔分时间为15 min,对应的铁回收率为92.99%。因此,流态化气基还原—高温熔分工艺是该海滨铁砂矿开发利用的有效工艺。     

含砷铜渣N_2-CO气氛中还原焙烧脱砷新工艺

在分析含砷铜渣理化性质的基础上,研究了铜渣中砷在N2-CO弱还原焙烧过程中的挥发行为,系统考察了还原温度、还原时间和CO浓度等因素对脱砷效果的影响。结果表明,在氮气中通入一定的CO气体可实现砷酸盐的还原,并抑制铁橄榄石和磁铁矿的还原。在还原温度1 100℃、焙烧时间60 min、CO浓度2.5%、铜渣粒度75~100μm的条件下预处理后,铜渣中砷含量仅为0.044%,脱除率可达到70.17%,脱砷效果明显,为后续直接还原提铁实验提供了良好的原料条件。     

铁酸锌还原-氧化选择性分解行为研究

为了解决铁酸锌还原分解后锌、铁分离难题, 提出一种强化铁酸锌选择性分解新工艺: 先通过还原焙烧将铁酸锌分解为氧化锌和铁氧化物, 然后冷却至低温, 在CO₂气氛下利用氧化亚铁在低温下化学活性强、不稳定的特性, 将过还原的氧化亚铁转化为磁性四氧化三铁。研究结果表明, 铁酸锌强化还原分解的最佳条件为: CO浓度20%、还原温度750 ℃、V_CO/(V_CO+V_CO2)比67%、焙烧时间90 min, 该条件下铁酸锌分解率达到96.63%; 然后对铁酸锌分解产物进行磁化焙烧, 最佳磁化焙烧条件为: 氧化温度600 ℃、氧化时间75 min、CO₂气体流量1.2 L/min, 此条件下焙烧产物比磁化率从未磁化前的5.30×10^-11 m³/kg增大至1.17×10^-10 m³/kg。     

铜渣转底炉直接还原回收铁锌工艺研究

为解决国内某铜渣的开发利用问题,以兰炭为还原剂、白云石为添加剂,采用模拟转底炉直接还原-磨矿-磁选工艺,对有价元素铁、锌的回收及杂质硫的脱除进行了研究。结果表明：在兰炭用量为25%,白云石用量为10%,还原温度为1 300 ℃,还原时间为35 min情况下,直接还原过程的锌脱除率为99.14%,可获得ZnO含量为79.59%的氧化锌粉,金属化球团经磨矿、磁选后,获得了铁品位为92.79%、铁回收率为88.12%、硫含量为0.08%的金属铁粉。机理分析表明,铜渣中的铁橄榄石、磁铁矿相大部分已转变为金属铁相,金属铁颗粒明显聚集长大,最大粒度超过100 μm,且与脉石矿物等存在清晰平滑的界面,有利于后续磨矿、磁选工序得到高品位的金属铁粉。     

O2/CO2条件下煤焦-NO生成特性的实验研究

以山西褐煤为样品在固定床反应器上研究O2/CO2燃烧方式下NO的生成特性,分析了CO2,CO体积分数变化对于煤焦NO异相还原的影响。研究结果表明：与O2/N2气氛相比,O2/CO2燃烧条件下,煤粉NO的排放能够被有效抑制;O2/CO2气氛下挥发分N向NO的转化明显被抑制,而焦炭N向NO转化的抑制作用较弱;O2体积分数的升高对焦炭N向NO转化有明显的促进作用;适量CO2的存在对于煤焦-NO异相还原反应有明显促进作用,CO2体积分数过高则会抑制CO- NO还原反应的进行;CO的加入对NO还原效果明显,在CO体积分数为0.5%时NO还原效率最高,CO体积分数继续升高,还原效果有所减弱。     

活性焦干法联合脱硫脱硝的正交实验

采用正交实验,结合SEM和XPS等表征手段,研究了空速、温度、烟气中NO,SO₂的浓度等因素对含氨活性焦硫容和脱硝量的影响.结果表明,NO和SO₂之间存在着竞争吸附,SO₂优先吸附在活性焦上;NO的脱除主要是NO和NH₃的催化还原反应,SO₂的脱除是活性焦的直接催化和部分硫铵的产生;影响脱硫脱硝的主要因素是反应温度;最佳工艺条件是：空速4 500 h^-1、温度130 ℃、NO与SO₂浓度分别为0.15%和0.10%,此时硫容为152.82 mg/g,脱硝量为57.88 mg/g.     

生物质废弃物的再燃脱硝实验研究

利用模拟烟气在两段式管式炉中对树皮、锯末、污泥等生物质废弃物的再燃脱硝特性进行了实验研究,在再燃和燃烬温度分别为1 250,1 150 ℃下进行再燃+燃烬两段完整的热态脱硝实验。结果表明,再燃时的空气系数在0.90～0.95时,树皮、锯末、污泥等生物质废弃物的再燃脱硝效率可达90%。对再燃中间产物HCN/NH 3 的生成特点进行了检测,并采用Fe 2 O 3 来控制HCN/NH 3 的生成,进一步完成了Fe 2 O 3 与上述燃料混合后的再燃+燃烬脱硝实验。结果表明,当Fe 2 O 3 的摩尔比超过4×10 -3 时,造纸污泥和锯末的再燃+燃烬的最终脱硝效率超过70%,并逐渐接近天然气在相同条件下的脱硝效率,表明这些废弃物可以作为替代再燃燃料。     

Mg掺杂改性γ-Fe_2O_3催化剂NH_3-SCR脱硝特性

采用共沉淀-微波热解法制备一系列不同Mg掺杂比的Fe_(1-x)Mg_xO_z(x=0,0.1,0.2,0.3)催化剂,研究Mg掺杂对γ-Fe_2O_3催化剂SCR脱硝活性的影响,并借助XRD,N_2吸附-脱附、SEM和EDS等手段对催化剂进行表征。Mg的最佳掺杂比为0.2,且Fe_(0.8)Mg_(0.2)O_z催化剂在325℃时脱硝效率可达99.1%,同时活性温度窗口为250~350℃。Fe_(0.8)Mg_(0.2)O_z催化剂主要活性组分为γ-Fe_2O_3,其中Mg以无定型状态存在,能够与晶格中的Fe相互作用形成良好的固溶体,其较大的比表面积(44.00 m~2/g)、比孔容(0.19 cm~3/g)为反应气体在催化剂表面吸附与活化提供了丰富的表面活性位;合理的孔结构分布、良好的孔间连通性则利于传质的快速进行。Fe_(0.8_Mg_(0.2)O_z催化剂最佳O_2体积分数为3%,推荐NH_3/NO为1;催化剂表面氧化能力的提高及反应物的快速吸附、活化有利于NH3-SCR反应的进行。     

氧煤MILD燃烧条件下NO生成的动力学模拟

利用CHEMKIN研究氧化剂与内回流烟气之间的掺混温度和氧气体积分数两个关键因素对氧煤MILD燃烧条件下NO生成的影响,选取氧化剂气氛为5%O_2/90%CO_2/5%H_2O,10%O_2/85%CO_2/5%H_2O,15%O_2/80%CO_2/5%H_2O和25%O_2/70%CO_2/5%H_2O,温度为1 273,1 373和1473 K。结果表明:NH_2是一关键的前驱组分,反应NH_2+OH=NH+H_2O对促进NO生成影响最大,而反应NH_2+NO=N_2+H_2O对抑制NO生成影响最大,两者影响力随着氧气体积分数降低而加大;提高掺混温度和氧气体积分数可增大燃料N→NO的转化率和OH基团的平衡浓度,氧气体积分数10%~15%是一个可兼顾CO和NO排放的较合理区间,且氧气体积分数的改变对污染物排放的影响与掺混温度的关系不大;NO还原路径的反应速率在低氧气体积分数下反而有不同程度的增大,在MILD燃烧条件下,还原反应的趋势增强,从而延长反应进程,增加系统的整体复杂性。     

负载型MnOx/Al2O3催化剂低温下脱除烟气中单质汞特性

针对燃煤烟气中单质汞(Hg0)因不溶于水很难去除的问题,以浸渍法制备的负载型MnOx/Al2O3为催化剂,在固定床实验台架上,考察前驱体、负载量、煅烧温度、反应温度和烟气成分对Hg0的催化氧化影响;采用N2吸附/脱附、扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对催化剂进行表征。结果表明,硝酸锰浸渍催化剂的脱汞效率优于醋酸锰浸渍催化剂,催化剂的主要活性成分为MnO2;MnOx的表面形貌和存在形态是硝酸锰浸渍催化剂脱汞性能优于醋酸锰浸渍催化剂的主要原因。较低负载量下,前驱体对脱汞效率的影响较大;随着负载量的增加,其差异逐渐缩小。MnOx/Al2O3催化剂的最佳反应温度和煅烧温度分别为150 ℃和400 ℃。烟气中的O2能够补充催化剂消耗的晶格氧,促进Hg 0的催化氧化;NO,SO2和H2O均对脱汞产生抑制作用,其中SO2的抑制作用最大,H2O次之,NO最小。     

高效蓄热燃烧技术在加热炉上的应用

介绍了蓄热式加热炉燃烧技术工作原理和发展,并对主要加热设备如蓄热烧嘴、蓄热室、换向装置、控制系统进行了分析。蓄热式技术能够最大限度地回收出炉烟气的热量,大幅度地节约燃料、降低成本,同时还能提高炉子的产量,并减少CO2和NOx的排放量;在国际上被称为21世纪的关键技术之一。石家庄钢铁公司加热炉采用PLC对蓄热器的换向装置进行自动控制,每150s换向一次。新型蓄热室分别预热空气和煤气,可以使空气和煤气温度均达到800℃以上,热效率达70%以上,大大节约了燃烧费用。     

模拟流化床气基直接还原赤铁矿粉的试验研究

在竖直管式电阻炉中模拟流化床反应器,分别利用CO和H₂作还原气体对恩施赤铁矿粉进行了直接还原试验研究。结果表明,缩小赤铁矿粉粒径、提高还原反应温度、增加还原反应时间、增加还原气体流量可以提高还原速率和单质Fe的含量;在其他反应条件相同的情况下,H₂有着比CO强得多的还原赤铁矿粉的能力;在赤铁矿粉粒径为160~40 μm、还原气体H₂流量为0.36 m³/h、反应温度为950 ℃、反应时间为60 min条件下的还原产物,经磨矿、弱磁选,可以获得铁品位为74.92%、回收率为96.82%的铁精矿。     

煤泥干粉在流化床中燃烧特性的实验研究

为了探索煤泥燃烧利用的新途径,首先研究了煤泥干粉的燃烧动力学,然后在高2 000 mm、内径100 mm实验室规模的流化床中系统研究了其燃烧特性。结果表明,煤泥干粉燃烧为一级反应。在床温900 ℃、床料为40目石英砂的条件下,当u/umf＞6,即操作气速过高时,由于煤泥干粉粒径较细,煤泥在床内停留时间较短,燃烧不充分,炉内轴向温度与烟气中CO,SO2,NOx等污染物浓度波动大;当u/umf＜2时,由于气速过低,流化质量差,密相区物料出现沉积,导致炉内煤粉出现“爆燃”;在u/umf为2~6之间,随着流化气速增加,CO,SO2,NOx等烟气组分均明显增加。当以相同Ca/S摩尔比加入石灰石后,随流化气速降低,气体停留时间增加,SO2和石灰石的气固接触改善,炉内脱硫效率提高。