用煤粉来再燃脱硝中金属氧化物催化作用的实验研究

通过对煤粉进行酸洗脱矿重新负载,并在一维沉降炉上对K2O,Na2O,CaO,Fe2O3金属氧化物的负载煤粉进行再燃试验研究,最后对试验结果进行了分析和探讨.研究结果表明金属氧化物对用煤粉来再燃脱硝效果有重要影响.煤灰中金属氧化物含量越高,煤粉再燃脱硝效果越好.负载等质量金属氧化物的煤粉用来再燃脱硝的效果依次为:Na2O～Fe2O3＞K2O＞CaO;其中Na2O和CaO与再燃区气氛相关性较弱,而K2O与Fe2O3则随还原性气氛的增强,效果有显著提高,CaO负载过量后,反而有不利影响.研究成果可为今后选择有效的再燃用的煤粉添加剂奠定一定的理论基础.     

利用臭氧同时脱硫脱硝过程中NO的氧化机理研究

NO的氧化过程是实现臭氧氧化同时脱硫脱硝技术的关键，在构建65步臭氧氧化NOx的详细化学反应机理的基础上，通过敏感度分析确定了NOx的主要氧化历程，并与机理试验结果进行了对比验证.结果表明NOx的氧化是逐级进行的，首先NO氧化生成NO₂，当O₃过量后生成NO₃和少量N₂O₅.在n(O₃)∶n(NO)<1的情况下主要产物为NO₂，NO₃、N₂O₅只有在O₃过量条件下才会产生.在多层栓塞流反应器中进行的试验结果与模拟结果吻合良好，进一步验证了本反应机理的正确性.在机理分析与试验中均发现有N₂O的生成，但其生成量很小，试验中发现均小于4×10-6.试验结果发现在100 ℃和200 ℃条件下，温度变化对于O₃与NO之间的氧化反应影响很小，当n(O₃)∶n(NO)=1.0时，分别达到了89.2％和85.0％的氧化效率.     

ZSM-5负载Ce-Co催化氧化NO的机理研究

利用量子化学对ZSM5负载Ce-Co催化氧化NO进行详细地机理研究。采用UB3LYP//SDD方法计算得到相关反应的反应物、过渡态、中间体及产物,分析反应路径,计算获得活化能。结果表明:相比NO直接氧化(135.5 k J/mol),ZSM5负载Co催化氧化NO的反应活化能(80.60 k J/mol)显著降低,说明ZSM5-Co对NO氧化具有明显的催化效果;ZSM5-Ce-Co催化氧化NO活化能(31.71 k J/mol)明显低于ZSM5-Co催化(80.60 k J/mol),说明在ZSM5-Co中掺杂Ce可进一步降低反应活化能,提高催化效率。研究表明,NO催化氧化不仅取决于催化剂的过渡金属(Co),也与催化剂活性中心(Ce)高度相关。     

燃煤烟气环境下臭氧脱除苯的反应机理及动力学

在构建反应机理的基础上,通过敏感性分析及动力学计算,确定了效果的主要因素.结果表明,NO3生成量是影响苯脱除效果的关键因素;臭氧与苯反应并不是关键基元反应,对苯的脱除几乎没有影响;脱除率随温度的升高和臭氧加入量的增大而增加;苯初始体积分数越低,脱除率越高,氧量的变化不会对脱除效果产生影响;在典型锅炉排烟气氛下,以体积分数为0.1×10-6的苯为例,要有效地控制苯排放,O3/NO物质的量的比R≥1.6,停留时间以1 s为宜,温度以250 ℃为宜,苯脱除效率可达65%以上.     

金属钙对煤焦异相还原NO催化机理的量子化学研究

从动力学和热力学角度,采用量子化学方法对金属钙催化煤焦异相还原NO的机理进行详细研究.采用QCISD(T)/6-311G(d,p)//UB3LYP/6-31G(d)方法,对煤焦及金属钙还原NO的各个基元反应进行动力学或热力学研究.结果表明,煤焦和金属钙还原NO的活化能分别为245.35 kJ/mol和109.82 kJ/mol,说明金属钙还原NO的活化能大大低于煤焦,金属钙对NO的还原能力显著高于煤焦.而另一方面,采用UB3LYP/6-31G(d)方法对CaO与煤焦的反应进行热力学分析.结果表明,该反应在高温下的相关吉布斯自由能差△G约为-1 000 kJ/mol,说明CaO在高温下很容易被煤焦迅速还原成Ca,从而使金属钙循环再生.     

碱金属对煤焦异相还原NO的催化机理：量子化学研究

针对碱金属催化煤焦异相还原NO的相关反应,采用密度泛函计算方法UB3LYP/6 31G(d)优化获得了反应通道上所有驻点的几何构型,得到了微观反应进程.采用高精度能量计算方法QCISD(T)/6 311G(d,p)计算得到了所研究反应的活化能,并结合经典过渡态理论,计算得到反应速率常数,拟合出阿仑尼乌斯表达式.通过比较各反应的活化能和反应速率常数发现,碱金属的存在使煤焦异相还原NO的活化能大大降低,提高了反应速率,起到催化作用;碱金属的活泼性越强,则其与NO反应的活化能越低,对煤焦异相还原NO的催化性能越好.     

臭氧在烟气中氧化零价汞的量子化学研究

利用量子化学方法计算研究了臭氧在烟气中氧化零价汞的微观反应机理,采用MP2/SDD计算方法优化得到反应物、过渡态、中间体及产物的几何构型,并通过振动分析与IRC分析确定反应过渡态和中间体,在QCISD(T)/SDD水平上计算能量,同时进行零点能校正,计算了反应活化能,并采用经典过渡态理论(TST)计算反应的速率常数,拟算出反应的阿累尼乌斯表达式.结果表明,臭氧在烟气中产生的NO3、O3和NO2粒子对零价汞进行氧化的活化能分别为22.94 kJ/mol,53.34kJ/mol和168.23kJ/mol.通过活化能比较,得到3种粒子的氧化性强弱为:NO3＞O3＞NO2在298 K下,将计算获得的反应速率常数与文献数据进行比较,结果吻合较好.     

臭氧在烟气中氧化零价汞的机理研究

在构建70步详细反应机理的基础上,通过敏感度分析、试验研究及动力学模拟对臭氧在烟气中氧化零价汞机理进行深入分析与探讨.敏感度分析表明,反应Hg+NO3=NO2+HgO是直接影响Hg0氧化的关键基元反应,NO3的生成量是影响Hg0氧化的最关键因素.试验研究与动力学模拟表明,臭氧在烟气中能有效氧化零价汞,φ(O3)/φ(NO)越大或烟气温度越高(所研究温度范围内),Hg0氧化效果越好,且都基本呈线性关系.分析其原因为,φ(O3)/φ(NO)增大或烟气温度升高,可提高NO3的生成量,而NO3生成量的提高可直接使Hg0氧化效果增强.动力学模拟与试验研究结果取得了很好地吻合,验证了所构建反应机理的正确性.     

用臭氧氧化技术同时脱除锅炉烟气中NOx及SO2的试验研究

对臭氧氧化锅炉烟气同时脱硫脱硝技术进行了基础试验研究，主要对臭氧的无催化热分解特性、臭氧与NO和SO2的氧化特性以及结合湿法洗涤的整体脱除效果进行了试验研究。研究结果表明臭氧在典型锅炉排烟温度150℃下10s内分解率为28%，该温度下臭氧的生存时间远长于其与NOx/SO2的动力学反应时间，对反应过程影响不大。在100~ 200℃范围内，臭氧均可以对NO进行高效氧化，在[O3]/ [NO]=1.0时，NO氧化率分别达到了85.7％和84.8％，随温度升高，臭氧的分解速度加快，NO氧化效率不断下降，至400℃时已无氧化能力。SO2与O3之间的氧化反应进行较弱，SO2氧化率最高达29.75%，有效温度为27~300℃。系统中加入200mL/m3的SO2对O3/NO之间的氧化反应影响不大。通过结合尾部湿法洗涤，在[O3]/[NO]=0.9时，脱硫效率接近100%，脱硝效率达到86.27%。