添加剂对NO_xOUT脱硝及N_2O、CO生成的影响特性

通过试验研究了NOx污染的NOxOUT脱除特点和温室气体N2O及CO的生成规律,结合动力学分析,探讨了添加剂的作用。结果表明:在不同氨氮比(NSR)下,最佳反应温度为950℃,最高脱硝效率可达76.33%;N2O随温度的生成曲线类似于效率曲线,在950℃左右达到最大排放量;N2O的排放随NSR和氧量的增加而升高;温度较高时,N2O的排放随停留时间的延长先增加后减少;碳酸钠、乙酸钠、谷氨酸钠及乙醇可有效提高低温侧的脱硝效率和拓宽相应的温度窗口,其中谷氨酸钠最为明显;脱硝效率随钠盐添加量的变化与温度有关,钠原子最佳添加量为60μl·L-1;上述添加剂均可明显降低中高温段的N2O、CO排放,低温端则相反;N2O、CO的排放随温度、添加剂种类及浓度的不同而呈现各自的变化趋势。     

选铁尾矿催化煤粉脱硝的性能研究

利用一维热态实验炉模拟煤粉燃烧的快速升温条件，考察烟煤添加选铁尾矿后在不同温度(750℃,800℃,850℃,900℃,950℃)、不同过量空气系数(0.8,0.9,1.0,1.1,1.2)以及不同选铁尾矿添加量(质量分数为1%,3%,5%)的条件下燃烧产生的NO_x的排放特性。结果表明：在750℃～950℃范围内，选铁尾矿存在一个合适的脱硝窗口即800℃～900℃;且选铁尾矿的脱硝活性随着过量空气系数的增加而增加，当过量空气系数为1.2时表现出最好的脱硝活性；选铁尾矿添加量对于NO_x脱除率的影响因温度不同表现出不同的结果，在750℃下选铁尾矿的NO_x脱除率随着其添加量的增加而增加，在800℃～950℃下3%为最佳添加量。通过对选铁尾矿的XRD分析以及Fe₂O₃的TG-MS分析得出，选铁尾矿具有催化脱硝活性的一个原因是选铁尾矿内的铁白云石受热分解后生成Fe₂O₃,CO还原NO的催化还原过程主要是通过Fe₂O     

甲胺作还原剂的选择性非催化还原脱硝特性的实验研究

为改善工业窑炉以及锅炉低负荷运行工况下的脱硝特性,本文对甲胺作还原剂的选择性非催化还原（SNCR）脱硝特性进行了实验研究,探讨了各控制因素对脱硝特性的影响以及分析了反应机理。实验结果表明：脱硝效率随反应温度呈双峰特性,拐点温度为750℃,最佳温度窗口为450～600℃;脱硝效率随氨氮比（NSR）增大而升高,反应产生的副产物NO₂和N₂O浓度随之增大;氧含量对SNCR脱硝特性具有双重特性,高浓度和低浓度氧气均对脱硝反应不利;物料浓度随NO初始浓度增加而增大,脱硝效率和副产物也提高; SO₂浓度越高,脱硝效率下降越多;水汽含量增大,脱硝效率也随之增大。本文的实验结论有助于SNCR脱硝工艺应用于工业窑炉以及优化锅炉低负荷运行时的脱硝特性。     

SNCR脱硝特性的模拟及优化

对某台使用尿素为还原剂的100 t·h^-1循环流化床锅炉的SNCR性能进行了CFD数值模拟,分析了温度、氨氮摩尔比等影响因素对SNCR脱硝效率、氨泄漏以及N₂O浓度的影响规律。结果表明,SNCR最佳温度窗口的范围为850~1050℃,且随着氨氮比的增大,温度窗口范围变宽;随着温度的升高,氨逃逸量明显下降,当温度超过940℃后,氨逃逸量基本可以忽略不计,而N₂O的生成量则呈现出先增大后减少的趋势。随着氨氮摩尔比的增加,脱硝效率逐渐增大,980℃左右达到峰值;氨泄漏随氨氮摩尔比的增加而增大;N₂O浓度与脱硝效率呈正比关系,最大生成量约为30 μl·L^-1。     

重型柴油机主要含氮化合物的排放特性

采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)技术,研究了加装选择性催化还原SCR装置的重型柴油机主要含氮化合物排放,重点探索了不同工况下主要含氮化合物NO、NO₂和N₂O的排放特性。结果表明:未加装SCR的原机,随负荷的增加,柴油机NO排放持续上升,NO₂排放先升后降,N₂O排放很少。加装SCR后该柴油机NO与NO₂排放均明显下降,标定转速下NO₂排放降幅较大,主要是其NO₂/NO值稍高导致快速SCR反应较多的原因。由于存在SCR副反应,与原机相比,柴油机N₂O排放比原机平均增加2倍以上,最大转矩转速下N₂O排放升幅更高。N₂O排放随负荷的增加而上升,主要是排温升高导致NH₃氧化生成N₂O反应速率增加的原因。加装SCR后,该机排气中的NO/NO_x值要明显低于原机状态,而外特性的NO₂/NO_x值和N₂O/NO_x值高达12.8%和20.7%,均远高于原机的3.0%和0.5%。     

CO含量对烟气选择性非催化还原反应的影响

分别以氨水和尿素溶液作为还原剂,在管式反应器上详细研究了CO含量对烟气SNCR（选择性非催化还原）脱硝性能的影响。结果表明,CO含量增加导致：（1）SNCR脱硝温度窗口和最佳脱硝温度向低温方向移动,同时脱硝温度窗口宽度变窄、最大脱硝效率降低,尤其是以氨水作为还原剂时更为突出;（2）N₂O排放的峰值升高;当以尿素溶液作还原剂时,N₂O排放温度窗口主要向低温方向扩展;当以氨水作还原剂时,N₂O排放温度窗口向低温和高温两个方向扩展;（3）NH₃及HNCO残留量曲线向低温方向移动。维持相同的φ（CO）/φ（urea）,氨氮比增加将导致最佳脱硝温度略微降低。氨氮比或氧含量的变化对NO_x、N₂O、NH₃及HNCO的排放趋势没有影响。     

CeO2纳米棒负载Co催化CO脱除NOx的机理

以碱法水热合成径向尺寸6～10 nm的CeO₂纳米棒,采用湿法浸渍在纳米棒上负载不同含量的Co氧化物。通过实验探究Co含量改变对脱硝性能的影响原理,实验结果显示浸渍方案为3 g CeO₂∶30 ml 10%（质量分数） 硝酸钴溶液时,脱硝效率最高,在NO与CO摩尔比为1∶5,体积空速为30000 h^-1,无氧状态下,250℃ 即能达到70%以上的效率。采用氮气吸附、XPS、TEM以及XRD测试不同钴含量催化剂的物化性质,与催化性能结果比对分析后得出Co的添加是通过改变催化剂表面的活性官能团来提高效率,其中Co₂O₃对于催化CO与NO_x进行反应具有较高的效率,提高催化剂中Co₂O₃的比重可以将高效率温度段降低,CoO在一定程度上对CO与NO_x反应具有负面作用,而Co₃O₄对低温阶段N₂O选择性影响较大。     

新型双流化床炉内NOx生成特性数值模拟

运用煤燃烧及NO_x生成的详细化学反应机理,通过搭建一维化学反应器网络（1D-CRN）,对一个新型双流化床（DCFB）内燃料型N转化为NO_x的基元化学反应进行了敏感性分析并讨论了反应温度、过量空气系数以及一、二次风配比对燃料型NO_x生成的影响。研究发现,在相同条件下,循环流化床炉膛出口的NO_x排放值为224.48 mg·m^-3,而双流化床炉膛出口的NO_x排放值为97.29 mg·m^-3,双流化床对于燃料型NO_x的减排幅度达到了56.66%。此外,促进NO_x生成的基元反应主要有R398（NH₂+O?HNO+H）、R1-N-1（N-Vol?NH₃+HCN）、R569（NCO+O₂?NO+CO₂）、R17（H+O₂?O+OH）等反应,而抑制NO_x生成的反应包括R411（NH₂+NO?N₂+H₂O）、R412（NH₂+NO?NNH+OH）、R570（NCO+NO?N₂O+CO）、R571（NCO+NO?N₂+CO₂）以及R5（Char+NO?Char+N₂+O₂）和R6（Soot+NO?n Soot+N₂+CO）等反应。这说明反应区域氧气浓度是影响NO_x生成的关键,低氧浓度可抑制燃料N向NO_x转化。另外,NO_x生成值随着反应温度的升高而降低,但随着过量空气系数和一次风所占比例的增大而增加。     

循环流化床喷射混合还原剂的脱硝反应试验研究

随着大气污染形势日趋严峻,控制NOx排放的相关环保标准也日益严格。选择性非催化还原技术(SNCR)可以有效降低NOx排放,但受限于反应温度窗口狭窄,在流化床中的脱硝效率有限。研究表明H2、碳氢化合物和CO作为添加剂时,可以拓宽SNCR的反应温度窗口,促使低温下的脱硝反应得以进行;但在循环流化床热态试验系统上,鲜有使用工业副产品如煤气化合成气作为添加剂,分析H2、碳氢化合物和CO共存时对SNCR产生的影响效果。为了探究合成气与氨构成的混合还原剂对脱硝反应的影响,在循环流化床热态试验系统上,对比了合成气与氨水构成的混合还原剂和氨水的脱硝效果,同时考虑了反应温度、NSR、添加剂浓度、添加剂喷射位置等影响因素。结果表明:在840℃低温下,使用氨还原剂的SNCR反应已经失效,还会增加NOx排放量。混合还原剂可大幅提高低温区的脱硝效率,添加合成气能促使SNCR反应在此较低温度下进行。840℃时,脱硝效率从0提升至44%～62%。在氨氮摩尔比较低的情况下,如NSR=0.5或1.0、合成气为120×10-6时,合成气喷射位置的不同对NOx排放量影响不大;但当氨过量时(NSR1.0),将合成气喷射至分离器前温度较低的烟气管道中,能增强氨的选择性,进一步降低NOx排放量。当NSR=1.5时,NOx的排放量达到了最低101～110 mg/m3,相比炉膛出口处喷射降低了约60 mg/m3。独立喷射氨水与合成气使其在炉内混合的方式,比氨气与合成气预混后喷射方式好,NOx排放量会降低60 mg/m3左右。合成气添加剂与氨存在很强的相互协同、相互促进作用,合成气可以提高氨还原剂的选择性。     

锰基催化剂低温催化脱除NOx及CO研究进展

NO_x和CO作为需重点处理的污染物，随钢铁烧结等烟气排放标准进一步提高，传统的NH₃-SCR(NH₃选择性催化还原NO_x)脱硝技术存在明显不足，特别是烧结烟气排放温度低于钒基催化剂窗口温度，导致脱硝催化剂活性不足及生成的硫铵盐堵塞催化剂表面，对CO控制尚缺乏有效手段。因此开发低温催化剂成为脱除低温烟气中NO_x及CO的关键因素。对Mn基催化剂在脱除NO_x和CO方面进展进行论述，对比活性组分、制备方法、载体等方面对锰基低温催化剂催化活性的影响，详细介绍Cu、Ce等金属对于锰基催化剂改性的影响，分析了元素掺杂与催化性能的关系；在此基础上，对近年来CO还原NO技术的最新研究成果进行系统梳理和总结，着重探讨反应机理、O₂在反应中的作用机制，结果表明，Mn元素丰富的核外电子排布是其在脱除NO_x和CO中活性优异的根本原因，但目前研究成果多数仅处于实验室开发阶段，在实际烟气中缺乏大规模验证。最后，展望了Mn基催化剂未来的发展方向...     

低温燃烧下NH3的氧化特性

NH₃的气相氧化是低温燃烧过程中NO_x（NO和NO₂）与N₂O的重要来源,为了深入认识其反应规律,在管式流动反应器系统中进行了实验研究。重点考察了挥发分中的可燃气（CO、CH₄或H₂）和NO对NH₃氧化及氮氧化物排放的影响规律,并根据化学反应机理对实验结果进行了分析。研究结果表明,低温氧化性气氛下微量的可燃气就能够显著促进NH₃的氧化,并使NO_x和N₂O的生成量大幅度升高。当可燃气体浓度相同时,H₂对NH₃氧化的影响最大,CO的影响最小,CH₄对NH₃氧化的影响略大于CO。随着可燃气体浓度的升高,其对NH₃氧化与氮氧化物生成的影响先逐渐增加,然后趋于稳定。反应初始气体中存在NO时,也会加速NH₃的氧化。     

V2O5-WO3-MoO3/TiO2催化剂在柴油机NH3-SCR系统中的性能

针对柴油机运行工况特点及柴油机尾气成分特点,以工业纯锐钛型二氧化钛、偏钒酸铵、偏钨酸铵、钼酸铵为主要原料制备了颗粒状V₂O₅-WO₃-MoO₃/TiO₂催化剂,以Lister Petter TR1重型直喷式单缸柴油机为依托搭建试验台,研究了在真实柴油机尾气环境下催化剂的脱硝性能。结果表明,柴油机负载增大,催化剂脱硝活性呈现下降趋势。1800 r·min^-1时,脱硝活性最大值87.1%在负载25%、反应温度380℃、空速20000 h^-1、氨氮比1.0处取得。柴油机负载不同,导致催化剂活性温度窗口(脱硝活性>70%)发生较大变化,与负载25%相比,负载50%活性温度窗口减小约60℃。增大柴油机负载可以提高NH₃/N₂O反应起始温度,但是同时会导致高温区间(>400℃)N₂O生成量增大。     

Study on the emission characteristics of nitrogen oxides with coal combustion in pressurized fluidized bed

Nitrogen oxides are one of the most significant pollution sources during coal combustion. This experimental study was conducted in a 15 kWthlab-scale pressurized fluidized bed(inner diameter = 81–100 mm, H =2100 mm) firing with bituminous coals. The effects of operating parameters, including bed temperature(800 ℃–900 ℃), operating pressure(0.1–0.4 MPa), excess air level(16%–30%) and flow pattern on NOx and N_2 O emissions were systematically studied during the tests. During each test the interaction effects of all the operating parameters were properly controlled. The results show that most operating parameters have an opposite effect on NOxand N_2 O emissions, and the N_2 O emissions mainly depend on the bed temperature. Increasing the operating pressure can significantly suppress the fuel-N conversion to NOxbut enhance its conversion to N_2 O. With the rise of the excess air level and fluidization number, NOxemissions grow distinctly while N_2 O emissions remain almost unchanged. Total nitrogen oxide emissions increase with the bed temperature while decrease with the operating pressure.     

Catalytic reduction of NOx by biomass-derived activated carbon supported metals

In this study, to prepare a series of activated carbon-supported metals for the catalytic reduction of NO_x to N₂ in excess O₂, activated carbons derived from lignocellulosic and herbaceous biomasses were selected as the reducing agents, and alkali and transition metals were used as the catalytic active phases. The effects of the type of biomass, carbonization temperature and catalyst composition on NO_x reduction efficiency were analyzed in a fixed-bed flow reactor. The results showed that two temperature regimes are present for the NO_x-carbon reaction:at temperatures below 250℃, the NO_x adsorption process on the carbon surface was predominant, whereas true NO_x reduction by carbon occurred at temperatures above 250℃, producing N₂, CO₂ and CO. The influence of the carbonization temperature on carbon reactivity depended on the effect of the carbonization temperature on the carbon surface area and the reduction of the metal species on carbon. All studied metals catalyzed both NO_x and O₂ reduction by carbon, and potassium could strongly enhance the C-NO_x reaction without substantial carbon consumption by O₂. Moreover, the potassium supported by sawdust-derived activated carbon exhibited higher selectivity and capacity towards NO_x reduction than did its previously reported coal-derived counterparts. These properties were ascribed to the high dispersion of the active potassium species on the carbon surface, as observed through the comparison of X-ray photoelectron spectroscopy and powder X-ray diffraction results for the carbons made from biomass and coal-based precursors.     

NTP转化C3H6/NO/N2气氛中NO及发射光谱分析

利用介质阻挡放电产生低温等离子体转化C₃H₆/NO/N₂气氛中NO,结合发射光谱诊断法研究了碳氢化合物C₃H₆对NO转化的影响。研究结果表明,随着放电功率的升高,NO转化率先升高后逐渐趋于平缓,NO₂浓度持续降低,N₂O浓度呈先升高后降低趋势,NO主要被还原为N₂;相同放电功率下,随着C₃H₆初始浓度升高,NO_x转化率和N₂O浓度升高、NO₂浓度降低;添加C₃H₆会降低N₂第二正带系和NO-γ带的发射光谱强度,产生CN自由基的激发跃迁谱线,影响NO的化学反应机制,同时生成了棕黄色的聚合物。     

不同规模的煤燃烧装置中燃料-N向N2O和NOx的转化（英文）

With focus on investigating the effect of combustor scale on the conversion of fuel-N to NOx and N20, experiments are carried out in three combustors, including single coal particle combustion test rig, laboratory scale circulating fluidized-bed boiler （CFB） and full scale CFB in this work. For single coal particle combustion, the majority of f-uel-N （65%-82%） is released as NOx, while only a little （less than 8%） fuel-N yields N20. But in labora- tory scale CFB, the conversion of fuel-N to N20 is increases, but the conversion of fuel-N to NOx is quite less than that of single coal particle combustion. This is because much char in CFB can promote the NOx reduction by in- creasing N20 formation. In full scale CFB, both of the conversion of fuel-N to NOx and the conversion of fuel-N to N20 are smaller than laboratory scale CFB.     

COAL PROPERTY EFFECTS ON N2O AND NOx FORMATION FROM CIRCULATING FLUIDIZED BED COMBUSTION OF COAL

The effects of coal properties on N₂O and NO_x formation from circulating fluidized bed combustion of coal was examined through burning nine typical coals and a coal shale, widely used in China over a wide range of coal ranks, in a bench-scale circulating fluidized bed. It was found that N₂O and NO_x formation had similar dependence on coal rank. Fixed carbon content and nitrogen content were the most important coal properties to influence N₂O and NO_x emissions from circulating fluidized bed combustion of coal. A coal with high fixed carbon content had high conversion ratio of fuel-N into N₂O and NO_x. The conversion ratio of fuel-N into N₂O or NO_x increased with nitrogen content of coal, whereas it decreased with O/N ratio. No significant correlation between conversion ratio of fuel-N into N₂O or NO_x and C/N ratio was identified. To clarify the coal property effect, investigation of a wide range of coal rank, is important.     

臭氧氧化脱硝技术研究进展

区别于还原法脱硝技术,臭氧氧化脱硝技术将NO氧化为易溶于水的NO₂和N₂O₅等,结合后续吸收工艺进行脱硝。臭氧氧化脱硝技术已经广泛应用于催化裂化、工业锅炉烟气NO_x排放控制。结合臭氧氧化技术的工艺特点及反应动力学,分析了复杂烟气组分中NO氧化的选择性,重点关注臭氧与NO摩尔比、反应温度和停留时间等关键工艺参数对氧化产物组成的影响。通过阐述湿法与半干法脱硫工艺中的硫硝协同吸收原理,分析吸收剂、吸收气体组成、添加剂等因素对吸收效率的影响。在此基础上,提出臭氧氧化脱硝技术研究中存在的不足以及此技术未来的发展前景。