NO_xOUT工艺的试验研究及化学动力学模拟计算

在自行研制的试验台上对NOxOUT工艺进行了试验研究,结合化学反应动力学模拟研究了CO(NH2)2还原NO过程中的关键影响因素。试验中最佳的尿素溶液喷入温度为850～900℃,NO的还原率最高可达到83%。利用Chemkin 4.1均相反应模型,模拟NOxOUT工艺所得的最佳反应温度窗口及其在各温度下的NOx去除率与试验数据进行对比,结果基本吻合。NSR的增加和停留时间的加长都有利于NO的脱除;但随着NSR的增加,烟气中N2O的生成量也随之增加而影响脱硝效率。试验中检测到烟气尾气中的碱性随着NSR的增加而增大,随着温度的增大而降低,模拟结果与试验结果基本吻合。     

H2O2作添加剂对SNCR脱硝工艺的影响

为了改善选择性非催化还原(SNCR)脱硝工艺的反应特性,以H2O2为添加剂,对SNCR过程进行了实验研究。在小型SNCR实验台上进行实验,以N2作为载气,以纯NO模拟NOx气氛,初始NO浓度为360μL/L,O2=4%,H2O=8%,NSR=1.5。通过对实验结果进行分析,得到H2O2对低温下的脱硝率有促进作用,对最大脱硝率以及最佳脱硝温度没有影响,最大脱硝率依然为80%左右,最佳脱硝温度为925℃。另外还分析了H2O2对NH3浓度、HNCO浓度、NO2浓度、N2O浓度以及N2转化率的影响及其原因。     

模型化合物吡啶加热氧化规律研究

为研究煤中吡啶型氮的氧化规律，选取吡啶为煤的含氮模型化合物，采用傅立叶红外光谱仪(Ft-Ir)和烟气分析仪连用，在600—1400℃温度范围内，对其氧化产物进行研究．实验结果表明，吡啶氧化产物主要是NO、NO2、N2O、CO和CO2．N2O在750～900℃生成量最大；氧气量大于或等于理论氧气量的76％时，CO在650℃存在一个高峰，NOx随着温度升高而增加；氧气量等于理论氧气量的59％时，生成大量CO，抑制了NOx的生成．     

烟煤添加氮还原剂再燃脱硝过程中N2O的生成特性

在淮南烟煤中浸渍添加尿素和(NH4)2SO4,研究复合再燃脱硝过程中N2O的生成特性.再燃实验在石英固定床反应器上进行,温度范围为800～1 200 ℃.研究发现,复合再燃过程中,再燃和氮还原剂脱硝都会部分将NO转化成N2O,因此NO被还原的程度越大,N2O的排放浓度越高.氮还原剂的添加量越大,生成的N2O浓度越高,而添加尿素时的N2O排放量比添加硫酸铵时大得多.从NO转化成N2O的比例来说,使用氮还原剂添加量不大的情况下,与原煤再燃的N2O排放比例比较接近.随着反应器的温度的升高,N2O排放量迅速降低.低氧浓度亦有利于减少NO向N2O的转化.     

添加剂在生物质燃料燃烧时对NO排放的影响

为控制生物质燃烧过程中NOx的排放,本研究采用向生物质中添加纳米铁基添加剂的方式进行NO燃烧抑制研究。在一维管式炉中,分别对含有纳米Fe_2O_3添加剂的三种典型生物质燃料玉米秸秆、稻壳和锯末进行生物质取样100 mg,在700、800和900℃工况下实验研究NO排放特性。结果表明:Fe_2O_3可以有效地降低NO的峰值。随着温度升高,玉米秸秆和锯末的NO峰值降低率加大,在800℃时稻壳的NO峰值降低率最大。不同温度下,添加1 mg的Fe2O3时玉米秸秆、稻壳和锯末的最大NO峰值降低率分别为18.71%、29.88%和18.66%。增加Fe_2O_3的添加剂量,NO峰值降低率增大。在900℃时添加0.5~2 mg的Fe_2O_3,玉米秸秆、稻壳和锯末,最大NO峰值降低率分别为28.02%、32.56%和27.12%。纳米Fe_2O_3降低NO排放的效果要好于纳米单质Fe。根据生物质燃烧过程中氮的转化路径与机理,推测Fe_2O_3主要通过将NO的前驱物HCN还原为N2,从而抑制NO的生成;单质Fe则主要通过直接将生成的NO还原为N_2来减少NO的排放。     

城市生活垃圾_MSW_与煤混烧过程中气体污染物的排放

人者在0．2MW循环流化床上进行了城市生活垃圾与煤混烧实验。在线测量了NOx,NO,N2O,SO4,HCl和Cl2排放浓度，探讨了城市生活垃圾与煤掺煤比（R）和温度对气体污染物排放的影响。实验结果显示，在混烧过程中，随拉圾加入量的增加，NOx,NO,N2O和SO4排放量减少，Cl2排放浓度啬 。当掺烧比R不变，温度增加时，NOx，NO排放量增加，N2O排放减少，SO2，HCl和Cl2排放浓度基本不变，飞灰和底渣中二恶英含量减少。     

无烟煤和焦炭的NO_x生成规律研究

通过改变无烟煤和焦炭燃烧时的粒径、温度和氧浓度,采用管式炉进行焦炭和无烟煤的燃烧试验,并测量烟气中NO的体积分数。试验研究了铁矿石烧结时存在的粒径、温度、氧浓度对无烟煤和焦炭燃烧过程中NO_x释放和燃烧速率的影响。结果表明,焦炭的NO_x转化率会随着粒径增大而减小,而无烟煤的NO_x转化率则会随着粒径增大先增大后减小。焦炭和无烟煤的NO_x转化率都会随着温度升高而减小。在1000℃时,焦炭和无烟煤都会随着氧浓度的升高,NO_x转化率随之升高,但是在1100℃时,焦炭的NO_x转化率会随着氧浓度升高而减小。     

醋酸钠工业废盐对SNCR脱硝性能的影响

以醋酸钠工业废盐减量化无害化处置为背景,利用携带流反应装置,研究了反应温度、Na含量、停留时间、氨氮比(NSR)以及烟气组分(NO、O_2、CO)浓度等氨水SNCR脱硝性能的影响。结果表明,在醋酸钠和醋酸钠工业废盐存在条件下,氨水SNCR脱硝效率随着反应温度升高呈现先增加后下降的趋势,两种Na盐添加剂均能有效拓宽氨水SNCR脱硝温度窗口,并使得窗口温度向低温方向偏移170℃,达到700～985℃。随着烟气中Na盐含量的提高,其氨水脱硝效率线性增加,当Na含量为150μmol/mol时,两种Na盐氨水脱硝效率可达到80%。在温度为800℃和Na含量为100μmol/mol下,随着停留时间、NO浓度和氨氮比的增加,氨水SNCR脱硝效率增加;随着O_2浓度的升高,氨水SNCR脱硝效率呈现先迅速升高后下降的趋势,但随着CO浓度的升高,脱硝效率则呈现先下降后上升的相反趋势。     

生物质与煤混合富氧燃烧过程中NO和N_2O的排放特性研究

为了研究燃烧气氛、进口氧气浓度、生物质掺混比、燃烧温度以及过量氧气系数对循环流化床(CFB)富氧燃烧过程中NO,N_2O排放特性以及燃料中N的转化特性的影响,以棉秆和大同烟煤为燃料,在50 k W循环流化床燃烧试验台上进行了空气气氛和O_2/CO_2气氛下的生物质与煤混合燃烧试验。试验结果表明:与空气气氛相比,O2/CO2气氛下,NO,N_2O的排放量和燃料中N的转化率均降低;随着进口氧气浓度和燃烧温度的升高,NO的排放量均升高,N_2O的排放量和燃料中N的转化率均降低;随着生物质掺混比的增大,NO的排放量和燃料中N的转化率降低,N_2O的排放量升高;NO,N_2O的排放量以及燃料中N的转化率均随过量氧气系数增大而升高。     

不同空气稀释剂对合成气扩散火焰NO_x生成特性的影响

针对合成气燃烧中NOx的生成机理,以结构简单的对冲火焰作为研究对象,利用化学反应动力学模型研究了不同稀释剂对火焰特性、自由基浓度及NOx生成的影响.结果表明:3种稀释剂降低NO排放效果的顺序为:CO2＞H2O＞N2,少量的CO2或H2O稀释空气时能有效地降低NOx排放;稀释剂量的增加对合成气中是否存在CH4时的影响趋势基本一致;合成气中CH4的存在降低了火焰温度和热力型NO生成,促进了快速型NO的生成;火焰拉伸率的提高使火焰温度和NO的生成降低.说明采用CO2和H2O稀释空气能有效抑制NOx的生成.     

重型柴油机欧Ⅵ后处理系统构型方案试验研究

以柴油机氧化催化器(DOC)、催化型柴油机颗粒捕集器(CDPF)、选择性催化还原催化器(SCR)及氨氧化催化器(ASC)为研究对象,利用发动机台架,对DOC-CDPF-SCR-ASC和DOC-SCR-CDPF两种不同的后处理系统构型方案在不同测试循环下的NO_x转化效率、NH_3泄漏、N_2O排放、颗粒(PM)排放、颗粒数(PN)排放及CDPF的被动再生效果进行了对比研究。研究表明:两种构型方案下的PM及PN排放基本一致;DOC-CDPF-SCR-ASC构型方案具有更高的NO_x转化效率和颗粒物被动再生效果,该构型方案下CDPF对SCR催化器入口处的NO_2/NO_x摩尔比起到调控作用,使其更有利于SCR的反应,同时由于CDPF中的被动再生及NO氧化反应会释放热量,SCR催化器平均温度与DOC-SCR-CDPF构型方案下差别不大;而DOC-SCR-CDPF构型方案下,CDPF可以起到ASC的作用且具有更低的氨泄漏,但会产生较高的NO_2和N_2O排放。     

柴油机Urea-SCR系统内流场与化学反应耦合研究

提出三维流场与一维化学反应相耦合的方法对柴油机尿素(urea)-选择性催化还原(SCR)系统进行全尺寸模拟,真实反映SCR系统内部气流运动状态对化学反应的影响。选择柴油机典型工况的排气温度、流量及压力等物理信息作为边界条件,对SCR系统进行流场分析,截取催化器前端截面的速度切片,建立流速均匀性系数与工况的函数模型,研究各流速分布下运行参数对NO_x转化效率及副产物N_2O生成的影响,为优化SCR系统控制策略提供指导。结果表明,不同工况下柴油机SCR催化器前端各区域流速差异明显,且流速均匀性系数在0.6～0.8区间内,氨氮比为1.1且NO_2、NO_x之比在0.0～0.5区间内时,NO_x转化效率最高,副产物N_2O的生成最少。     

利用SCR技术降低柴油机NOx的试验研究

设计了尿素水溶液还原添加装置,并使用这套装置在发动机台架上进行了稀燃NOx选择催化还原（SCR）催化剂的性能评价试验,最后分析了SCR技术目前存在的问题。试验结果表明：在30000h^-1空速、排气温度为340～420℃范围的条件下,该催化剂的NOx转化率维持在90%以上,而在低温和高温下的转化率较低;随着尿素水溶液添加量的增加,催化剂NOx转化率提高,但同时会增加CO排放;当空速为50000h^-1时,催化剂性能略有所下降。     

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。     

辊道窑烧成带火焰空间在富氧气氛下NO_x生成的研究

采用FLUENT软件对气烧明焰陶瓷辊道窑烧成带的火焰空间进行数值模拟研究,对在富氧气氛下以天然气和炉煤气为燃料时辊道窑烧成带的NO_x生成进行分析,并与空气气氛下进行对比。数值模拟结果表明:当燃料种类和燃料量一定时,富氧燃烧可以提高燃烧的火焰温度,w(O_2)由23%升至35%时,各截面温度均升高200～250K,燃烧发生炉煤气时比天然气平均温度高、增幅大。随w(O_2)增加,以发生炉煤气为燃料时炉内NO生成先增后减然后缓慢回升,燃用天然气时,NO持续缓慢增加,但两者w(NO)均持续增大,相比于空气气氛下,分别增长了141.48%和107.73%。以天然气为燃料时炉内NO生成以快速型为主导,以发生炉煤气为燃料时以热力型为主导;富氧燃烧时气氛中的w(NO_x)增加而烟气量减少,采用不同燃料时出口处NO_x生成速率有不同变化。     

Simulation and experimental study of the NOx reduction by unburned H2 in TWC for a hydrogen engine

The unburned H₂ can be used to reduce NO emission in conventional TWC (three-way catalyst) for a hydrogen internal combustion engine when it works at equivalence ratio marginally higher than the stoichiometric ratio. To explore the effects and feasibility of this reaction, a Perfectly Stirred Reactor simulation model of TWC has been built with simplified mechanisms. Experiments on a 2.3 L turbocharged hydrogen engine are used to verify the conclusion. It shows that rising initial temperature accelerates the reduction of NO and the maximum reaction rate occurs at 400 °C temperature. The conversion efficiency of NO remains approximately 0 when temperatures below 300 °C. The efficiency reaches a peak value of approximately 98% with 400 °C and declines gradually. The unburned H₂ to NO mixing ratio greater than 1.5 in TWC guarantees 100% NO conversion efficiency. The experiments indicate that the NOx concentration decreases from 2056 ppm to 41 ppm at the stoichiometric ratio after the treatment of TWC and NOx reaches 0 ppm with a rich ratio. Results also demonstrate that the suitable reaction temperatures for TWC locate in the range of 400 °C–500 °C. Therefore, if the temperature and the mixing ratio are appropriate, it can achieve zero emissions with NOx reduction by unburned H₂ in conventional TWC for a hydrogen engine.     

Experimental investigation on the conversion of fuel-N to NOx of quasi-particle in flue gas recirculation sintering process

Flue gas recirculation sintering process is a potential technology to decrease fuel consumption and NOx emissions compared with conventional sintering process. In present work, a vertical quartz tube reactor was used to investigate the combustion characteristics and conversion of fuel-N to NOx of quasi-particle. The mass conversion rate of quasi-particle increases with higher temperature. It was found that D₁ model is more appropriate than other models to describe quasi-particle combustion process through comparing correlation coefficients calculated by different mechanism models. Effects of temperature, coke size and proportion, circulating flue gas components on the conversion of fuel-N to NOx of quasi-particle were studied. The conversion rate of fuel-N to NOx of quasi-particle increases with higher temperature. With increasing coke size and proportion, the conversion rate of fuel-N to NOx decreases obviously. O₂ has a positive impact on the conversion of fuel-N to NOx of quasi-particle. CO could decrease the conversion rate of fuel-N to NOx by reducing NO directly or reacting with char to decrease NOx indirectly. CO₂ has an obviously inhibitory effect on the conversion of fuel-N to NOx of quasi-particle because it reacts with char to generate CO. The results were conducive to further understanding the combustion behavior and NOx formation mechanism of quasi-particle during flue gas recirculation sintering.     

含Pd双金属分子筛催化剂控制稀燃汽油机NOx排放

为实现对稀燃汽油机NOx排放的有效控制，对Pd-In-ZSM5、Cu-Pd-ZSM5催化剂在实际稀燃排气条件下进行了研究，对Pd-In-ZSM5催化剂，由于Pd、In两种金属的作用，出现了两个NOx转化效率的峰值，最高转化效率达到35．7％．Cu-Pd-ZSM5催化剂可以实现CO对NOx的还原反应，使稀燃NOx的转化效率最高达到60％，并且具有较宽的活性温度窗口；当量空燃比时，NOx的转化效率超过70％，含Pd的双金属分子筛催化剂，在不同的温度范围内，可以实现HC和CO对NOx的协同还原反应，有效拓宽较高NOx转化效率的活性温度窗口。     

汽车柴油机Urea-SCR催化剂的对比研究

Urea基础的SCR可以满足欧Ⅳ、欧Ⅴ的NOx排放要求。轻型和重型货车只有使用催化装置才能达到排放法规。一般讲,轻型货车使用低温催化剂,而重型货车采用高温催化剂和高空速比。通过对Fe沸石、Cu沸石在工作温度范围、NO2/NOx比例、伴生N2O等方面的特性进行了详细比较。得出结论：在低温条件下,Cu沸石的活性更好;在高温条件下,Fe沸石的活性更好。     

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。