典型煤种O_2/CO_2/H_2O气氛下中高温燃烧时NO的生成特性

利用自制恒温热分析系统研究了大同烟煤和阳泉无烟煤在O_2/CO_2/H_2O气氛下中高温燃烧时NO的释放行为,并与O_2/N_2和O_2/CO_2气氛下的情况进行了对比分析.结果表明:当氧气体积分数为5%时,大同烟煤在O_2/CO_2和O_2/N_2气氛下燃烧时只有一个NO体积分数峰,而在O_2/CO_2/H_2O气氛下却变成一前一后2个峰;当氧气体积分数升高到21%后,大同烟煤在O_2/CO_2/H_2O气氛中的NO释放过程又变为一个体积分数峰;阳泉无烟煤的NO释放过程与大同烟煤类似;大同烟煤在O_2/CO_2气氛中的NO排放量始终低于O_2/N_2气氛中;由于低氧气体积分数下H_2O气化反应的影响,大同烟煤在O_2/CO_2/H_2O气氛中的NO排放量在高温下高于O_2/CO_2气氛中;氧气体积分数升高后,大同烟煤在O_2/CO_2/H_2O气氛中的NO排放量又低于O_2/CO_2气氛中;阳泉无烟煤的NO排放量高于大同烟煤,但其不同气氛下的变化趋势与大同烟煤一致.     

O_2/CO_2气氛下碳烟氧化的反应动力学研究

利用热重分析对典型碳烟在O_2/CO_2气氛下氧化的动力学特性进行研究,对比了其与O_2/N_2气氛下的差异,并重点考虑了O_2体积分数的影响,建立了富氧燃烧条件下碳烟氧化反应的表观活化能E和频率因子A与O_2体积分数的定量关联机制.结果表明:与O_2/N_2气氛相比,O_2/CO_2气氛下碳烟氧化的起始和结束温度均较高,综合反应指数降低;O_2/CO_2气氛下,随着O_2体积分数增大,碳烟氧化的TG-DTG曲线向低温区移动,起始和结束温度均降低,最大失重速率增加,综合反应指数显著提高;碳烟氧化反应的E与A之间总是存在显著的"动力学补偿效应",当O_2体积分数低于20%时,E和ln A均与O_2体积分数呈正相关,而当O_2体积分数高于20%时,E与A随O_2体积分数的变化不显著.     

石油焦的气化反应特性

针对3种不同的石油焦，在热天平上考察了不同的化学反应条件，包括温度、压力和气氛等因素对气化反应的影响．研究结果发现，在水蒸气气氛下石油焦具有良好的气化反应活性，而在二氧化碳气氛下石油焦气化反应进行得相当缓慢，相同条件下的C-H2O反应速率是C-CO2反应速率的十几倍，在60％水蒸气的实验温度条件下，每升高50℃，平均气化反应速率提高1倍；1000℃时，水蒸气分压对平均气化反应速率的影响不均匀，分压增加，影响减小．随着反应的不断进行，气化反应速率存在最大值，而出现最大值时的转化率不受反应温度和压力的影响，而与气化介质有关．根据实验结果，分析得到了3种石油焦在水蒸气条件下反应速率与温度、水蒸气分压和转化率的关系式，并得到了3种石油焦气化反应的活化能。     

分解炉内不同CO2体积分数下的煤粉及煤焦还原NO特性

利用高温气固悬浮实验台对水泥行业中两种典型煤粉及一种煤焦在不同CO2体积分数的气氛下对NO的还原特性进行了实验研究,并考察了添加生料、石灰石及生料分解产物对煤焦及煤粉还原NO的影响特性.研究结果表明,气氛中CO2体积分数升高,煤焦及煤粉对NO的还原速率均增大,NO气体体积分数的谷值降低.水泥生料及石灰石对煤粉及煤焦还原NO的反应具有正催化作用;而水泥生料的分解产物对NO还原的正催化作用最强.随着气氛中CO2体积分数的升高,添加生料、石灰石及生料分解产物对煤焦及煤粉还原NO的促进作用相对减弱.     

NO2-O2气氛下柴油机碳烟氧化特性及氧化机理

通过热重分析仪及无模式函数法研究了柴油机碳烟在O_2、NO_2-O_2气氛下的氧化特性及氧化机理,并探究了NO_2对碳烟氧化反应的影响机制.结果表明:在10%O_2中添加0.1%NO_2降低了柴油机碳烟氧化反应的起燃温度和燃尽温度,并且NO_2对上述氧化反应特征温度的影响效果随升温速率(10℃/min、12℃/min、15℃/min)的增加而提高;添加0.1%NO_2促进柴油机碳烟氧化反应的进行,显著降低氧化反应本征活化能;柴油机碳烟氧化过程可分成氧化前期、氧化中期及氧化后期3个阶段;随碳烟失重比的增加,碳烟氧化反应有效活化能先增后减再不变,其原因为本征反应和气体扩散作用对氧化速率影响效果的此消彼长;碳烟失重比小于65%时,NO_2能够降低碳烟氧化反应有效活化能,碳烟失重比大于等于65%时,NO_2对有效活化能的影响逐渐消失.     

高体积分数CO_2气氛下NO-煤焦反应特性

以李家塔烟煤和锦界烟煤煤焦为研究对象,利用固定床反应器系统,研究了高体积分数CO2气氛下煤焦异相还原NO的反应特性,分析了反应气氛、CO2体积分数、O2体积分数、NO初始体积分数和热解温度等对煤焦还原NO的影响.结果表明:反应气氛中高体积分数CO2的存在不利于煤焦还原NO,且CO2体积分数越大,越不利于NO还原;当反应温度较低时,反应气氛中O2对煤焦还原NO具有一定的促进作用,但当反应温度较高时则不利于NO还原;随着NO初始体积分数增大,NO还原率降低;随着热解温度的升高,煤焦还原NO的能力下降.     

CO2/N2气氛下煤粉热解气化特性研究及动力学分析

采用热重分析仪在CO_2/N_2气氛下对煤粉进行了非等温热解气化实验研究,分析了程序升温速率和CO2浓度对煤粉热解、气化特性的影响,并采用Coats-Redfern法、FWO法和KAS法对煤粉热解、气化过程进行了动力学分析。实验结果表明:在CO_2/N_2气氛下,随着程序升温速率的升高,热解和气化反应速率均增大,表观活化能均减小。在CO_2/N_2气氛下,CO2不会影响煤粉的热解过程,而对气化过程有决定性影响,CO2浓度越高,气化反应速率越大,表观活化能越大。在CO_2/N_2气氛中煤粉气化反应的表观活化能E和表观指前因子A之间具有动力学补偿效应。在相同气氛下,煤粉气化反应的表观活化能随转化率的增大而减小。     

Oxy-Steam燃烧方式下的NO生成特性

以甲烷掺混氨气为燃料对oxy-steam气氛下NO生成特性进行实验和模拟研究.在常压柱塞流反应器中开展了一系列O_2/N_2和O_2/H_2O气氛的对比实验,当量比从富燃至贫燃(1.6、1.0、0.2),温度范围为973~1,773,K.实验结果表明,O2/H_2O气氛下高浓度的水蒸气在当量和贫燃工况下抑制NO的生成,而在富燃工况下促进NO生成.更新并构建的详细化学机理能够很好地重现并解释实验中NO的生成特性.当量和贫燃工况下,极少的O基团抑制了反应NH_2+O H+HNO从而抑制了NH_2→HNO→NO反应路径,最终降低了NO的生成.富燃工况下,充足的OH基团显著促进了反应NH_2+OH=NH+H_2O从而促进了NH_2→NH→HNO→NO反应路径,最终增加了NO的生成.     

新型后处理器SCRF催化去除柴油机PM和NO_x的模拟计算与分析

以涂覆铜沸石的壁流式碳化硅SCRF(SCR catalysts coated DPF)为研究对象,对在SCRF壁面进行的碳烟氧化、NH3吸附及NOx还原反应过程进行模拟计算。计算结果表明:450℃时SCRF对NOx具有的最大转化率,并对PM有较高的氧化速率。随着NO2/NOx的增加,NH3吸附覆盖度降低,当NO2/NOx=0.5时,能同时达到较高的碳烟和NOx转化效率。增大氨氮比(ANR)和基底的比表面积,能提高NOx和PM的转化效率。沉积在SCRF壁面的滤饼层碳烟增大了NH3的物理吸附,同时碳烟的被动再生生成的NO组分改变了局部的NO2/NOx,能提高快速SCR的反应速率,因而增大了SCRF对NOx的还原效率。本研究能为新型后处理器SCRF在柴油机尾气系统中的应用提供理论基础。     

高温条件下N_2O分解转换对NO生成的影响

根据50 kW下行燃烧炉中燃烧过程中的NO和N_2O生成及还原规律,采用高温固定床模拟了空气分级燃烧过程的还原及燃尽阶段的气氛对N_2O高温分解及对NO生成影响的实验,测量了多种气氛模拟工况下的N_2O高温分解等特性,得到了N_2O高温分解及对NO生成转化的影响规律.实验结果显示,在CO+O_2+平衡气的气氛条件下,N_2O分解生成大量NO,有别于传统的N_2O分解理论.利用基于MB89机理的化学动力学模拟方法模拟了对应气氛下N_2O分解规律及产物特性,分析N_2O分解生成NO的基元反应.根据模拟结果发现,生成的大量NO一是来源于CO燃烧产生大量的O自由基与N_2O反应的产物,二是N_2O逆向生成的NCO进一步分解成NO.     

催化改性活性碳纤维降低NO的实验研究

在微型反应器中对负载离子聚丙烯腈基活性碳纤维（ACF）进行了脱除NO的实际效果对比，定量测定在不同温度下它们与NO的反应产物，通过程序升温脱附（TPD）、热重（TG）及扫描电镜（SEM）的研究，为反应机理探索和催化剂筛选提供了依据。结果显示，金属离子的引入可大大提高催化活性。考察了所选负载铜离子ACF在不同气氛下的变化规律，并进行了化学动力学计算。实验结果表明，以聚丙烯腈基活性碳纤维为载体负载铜离子的ACF具有较高催化还原活性。活性碳纤维既作载体又作还原剂，它本身的性质十分重要。     

Modeling study of homogeneous NO and N2O formation from oxidation of HCN in a flow reactor

To investigate the reaction chemistry of HCN oxidation, a modeling study was performed. The plug flow calculation code was used at atmospheric pressure in the temperature range from 1000 to 1400 K. The effect of initial H₂O concentrations and that of other components were discussed. The oxidation of HCN is controlled primarily by the HCN+OH reaction in case of increasing H₂O concentration. The oxidation of HCN starts at lower temperatures and the conversion of HCN to NO is inhibited by increase in H₂O concentration. N₂O formation by the NCO+NO reaction is inhibited by increase in H₂O concentration because of the small amount of NO and NCO. In the presence of initial NO, NCO acts as a reducing agent for NO. NCO mainly reacts with initial NO, so N₂O formation is not affected by H₂O concentration. In case of adding CO, CO oxidation chemistry acts as a source of a radical pool, and HCN oxidation shifts to lower temperatures. Increasing H₂O affects, the consumption of O radical and inhibits NO formation. The effect of H₂O concentration on N₂O formation is small because of the number of O and H radicals formed by CO oxidation.     

Pyridine and pyrrole oxidation under oxy-fuel conditions

In this article, a study on pyridine and pyrrole oxidation under oxy-fuel conditions has been carried out. The experimental results indicate that when the temperature is above 800°C, concentration of N₂O in the offgas quickly destructs mainly into N₂ with the increase of temperature. Both NO and N₂O concentrations can be enlarged, obviously due to the increase of oxygen concentration. In addition, the effect of gas atmosphere on pyrrole oxidation is quite different from that on pyridine oxidation. Introduction of high content CO₂ in oxy-fuel combustion can lead to a certain migration change of fuel nitrogen.     

水合肼净化烟气NOx过程的影响因素分析

采用反应动力学和计算流体力学软件对水合肼还原高温烟气中NOx过程进行了模拟计算。根据模拟结果分析了烟气温度、N2H4／NO摩尔比、烟气中氧含量、停留时间、烟气中NO初始浓度以及水合肼溶液的浓度对NO净化效率的影响。分析结果发现：N2H4／NO摩尔比取0．8,使用质量分数为5％浓度的水合肼溶液喷加到1023K的烟气中并且保证停留时间尽量长,可以取得最好的NO净化效果。分析结果可以为实际操作提供指导。     

活性碳纤维作还原剂降低NO实验研究

利用程序升温反应装置（TPR），在微型反应器中对国产各种活性碳纤维（ACF）进行了脱除NO的效果对比实验，定量测定了在不同温度下ACF与NO的反应产物，并通过程序升温脱附（TPD）、热重（TG）及扫描电镜（SEM）的研究，初步探讨了ACF宏观反应机理，并考察了所选ACF基不同气氛下的变化规律。实验结果表明，聚丙烯腈基ACF脱除NO性能最佳。     

市政污泥流化床掺烧生物质的NO与SO2排放特性研究

为了探究市政污泥燃烧过程中的气态污染物排放特性,在30 kW鼓泡流化床实验台上进行了市政污泥的燃烧实验,研究燃烧温度、二次风率、秸秆掺混比等参数对气态污染物排放特性的影响。结果表明：燃烧温度的升高会显著提高NO与SO₂的排放;提高二次风率使NO排放浓度减少,SO₂排放浓度增加;由于生物质中较低的N、S含量以及生物质与污泥燃烧的协同作用,污泥掺烧生物质能够有效地减少NO与SO₂的排放;秸秆占比由0提升至40%,NO由289 mg/m³下降至140 mg/m³,而SO₂排放浓度也从3 949 mg/m³下降至1 725 mg/m³;污泥掺烧秸秆时,NO与SO₂的整体排放特性与污泥单独焚烧相似,掺烧秸秆能够加快整体的燃烧速率,并加强燃烧气氛的氧化性,进而影响气态污染物的排放。     

吸附协同等离子体作用的顺序式锅炉烟气脱硫脱硝工艺

针对锅炉（烟厂用锅炉等）烟气，提出了一种具有高脱除率和低能耗的顺序式烟气脱硫脱硝工艺。即在吸附剂颗粒表面利用活性N原子还原NO产生的活性0原子来继续氧化二氧化硫生成SO3，并通过化学反应动力学模拟研究了该工艺的可行性。NO／SO2/N2系统等离子体脱硫脱硝的模拟结果显示：NO有显著的脱除效果，SO2有少量转化为SO3，SO2脱除率随停留时间增加而增加。研究结果表明顺序式烟气脱硫脱硝是可行的，关键在于选用合适吸附剂来控制其表面的O2浓度和停留时间。     

介质阻挡放电低温等离子体转化NO的数值模拟

为探索介质阻挡放电低温等离子体反应器转化NO的反应规律,利用CHEMKIN软件的PLASMA PFR模型,编制气相动力学文件及热动力学文件,进行数值模拟.研究了O2初始浓度、气体温度、气体流速等反应条件对反应过程和反应最终产物的影响,探讨了C2H4添加物对NO转化效率的影响.反应最终产物及敏感性分析表明,C2H4能较为有效地提高NO转化为NO2的效率.通过模拟结果和实验结果的对比分析,论证了PLASMA PFR模型模拟介质阻挡放电低温等离子体反应器转化NO的可行性.     

Homogeneous formation of NO and N2O from the oxidation of HCN and NH3 at 600–1000°C

The oxidation of HCN and NH₃ with CO, CH₄, or H₂ addition has been studied in the temperature range between 600 to 1000°C. In most of the tests 10% oxygen was used. The experiments were carried out under well-defined conditions in a flow tube reactor made of quartz glass. The effects of NO addition and oxygen level have been tested. To study the importance of O/H radicals in the reaction mechanism and to confirm previous studies, iodine was added in some tests. A detailed chemical kinetic model was used to analyze the experimental data. In general, the model and experimental results are in good agreement. The results show that under the conditions tested CO significantly promotes NO and N₂O formation during HCN oxidation. During NH₃ oxidation carbon-containing gaseous species such as CO and CH₄ are important to promote homogeneous NO formation. In the system with CH₄ addition, the conversion of HCN to N₂O is lower compared to the other systems. In the HCN/NO/CO/O₂ system NO reduction starts at 700°C and the maximum reduction of approx. 40% is obtained at 800°C. For the NH₃/NO/CO/O₂ system the reduction starts at 750°C and the maximum reduction is 50% at 800°C. Iodine addition shifts the oxidation of HCN, NO, and N₂O formation as well as NO reduction to higher temperatures. Under the conditions tested, it was found that iodine mainly enhances the recombination of the O-radicals. No effect on NO formation was found in the HCN/CH₄/O₂ system when oxygen was increased from 6% to 10%, but when oxygen was increased from 2% to 6% NO formation decreased. The role of hydrocarbon radicals in the destruction of NO is likely to become important at low oxygen concentrations (2%) and at high temperatures (1000°C).     

温度对NTP喷射系统处理柴油机模拟排气的影响

为研究低温等离子体活性物质对柴油机有害排放物的去除效果,自行设计了介质阻挡放电型低温等离子体反应器。采用独立于柴油机排气管之外的低温等离子体喷射系统,研究其在不同的柴油机模拟排气温度下,对各排气成分的转化效果。研究结果表明:在低温等离子体环境下,NO主要转化为NO2;O3对NO和HC有较强的氧化作用;高温不利于NO的转化和O3的产生,但有利于HC的氧化,同时产生CO;温度和激励峰峰值电压的变化对CO2浓度基本没有影响。