Mn改性Fe_2O_3/?-Al_2O_3脱除气相As_2O_3实验研究

以活性氧化铝为载体,通过超声波辅助浸渍法制备一系列Fe-Mn O_x/g-Al_2O_3吸附剂。考察该系列吸附剂的砷吸附性能,研究反应温度、O_2和SO_2对Mn改性后Fe_2O_3/g-Al_2O_3砷吸附性能的影响。结果表明,Mn浸渍浓度会影响吸附剂的比表面积、孔径、氧化性能从而影响砷吸附性能,适量Mn的引入有利于吸附剂对气相砷的吸附,Mn-Fe摩尔比为0.5时吸附性能最佳;吸附温度升高增强了吸附剂的砷吸附性能,当温度过高时造成吸附剂表面结构恶化反而造成吸附性能的下降;SO_2会影响吸附剂表面性质促进对As_2O_3的吸附,O_2能补充反应消耗的晶格氧促进As_2O_3的氧化。     

氧化剂-Fe_2O_3复合吸附剂强化脱除气相砷的研究

采用化学浸渍法制备了氧化剂-Fe_2O_3复合吸附剂,即H_2O_2-Fe_2O_3、NaClO-Fe_2O_3和NaBr-Fe_2O_3,在自制的砷发生和固定床吸附反应一体化实验装置上,考察Fe_2O_3原样和以上3种复合吸附剂对气相As_2O_3的氧化吸附,通过高效液相色谱-氢化物发生-原子荧光光谱联用技术,对吸附产物中砷的总量和价态进行无损检测,深入探究Fe_2O_3、NaBr-Fe_2O_3吸附剂对As(Ⅲ)/As(V)催化氧化的作用机制。结果表明,Na Br-Fe_2O_3的吸附能力显著增强,砷吸附量约为Fe_2O_3原样的2.3倍,而浸渍NaClO或H_2O_2对吸附性能无明显改善。Fe_2O_3原样及Na Br-Fe_2O_3复合吸附剂,均能够催化氧化As(Ⅲ)为As(V);当溴负载量不同(nFe_2O_3/n Br-=1:1、1:2和1:3)时,负载量越高,催化氧化能力越强,吸附能力也越强。Fe_2O_3原样对气相砷的氧化吸附遵循Mars-Maessen晶格氧氧化机制,烟气中必须存在O_2才能进行As(Ⅲ)氧化反应;而Na Br-Fe_2O_3吸附剂在无O_2存在时,仍能发生As(Ⅲ)的氧化反应,其原因是因为Br-的强电负性,激发了Fe_2O_3自有的Fe—O键的活性,使其易放出活跃的体相氧,从而提高对As(Ⅲ)的催化氧化吸附活性,而自身被还原成Fe_3O_4。     

Fe_2O_3对SO_2氧化的异相催化作用

SO_3对锅炉设备安全造成严重威胁。为了研究飞灰中Fe_2O_3对SO_2气体的催化作用,在一维反应器上分别进行了SO_2气相氧化与固相催化氧化实验研究,并且用密度泛函理论的方法研究了SO_3生成机理。结果表明:SO_3的气相生成率随温度升高而增加,在Fe_2O_3作用下,SO_3催化生成率随温度升高呈先增加后降低趋势。在800℃时SO_3催化生成率达到最大值4.35%;SO_3生成率随烟气中SO_2浓度增加而降低,在Fe_2O_3催化作用下,SO_3生成率明显提高;高氧量对SO_3生成率的作用效果不明显;密度泛函分析Fe_2O_3催化生成SO_3的反应能垒为57.357k J/mol,远小于气相生成SO_3的反应能垒。因此,Fe_2O_3对SO_2的氧化具有良好催化作用。     

O_2/CO_2气氛下煤粉燃烧SO_2排放特性

为研究O_2/CO_2气氛下煤粉燃烧SO_2排放特性,在沉降炉上通过模拟电厂混煤掺烧的实际工况,分析了过量空气系数α、CO_2体积分数、炉膛温度以及燃料比对单煤及混煤燃烧时SO_2排放特性的影响。结果显示:(1)α由0.8增至1.4,所选煤种SO_2的排放质量浓度(以下简称"排放浓度")越大,CO的排放浓度越小;(2)O_2/CO_2气氛下SO_2排放浓度低于O_2/N2气氛下SO_2排放浓度,降低量约为10%;(3)随着反应气氛里CO_2体积分数由20%增加至50%,所选煤种SO_2排放浓度均逐渐降低,CO的排放浓度均逐渐升高;(4)随着炉膛温度的升高,O_2/CO_2、O_2/N2气氛下SO_2排放浓度均增大,不同气氛、不同升温段时SO_2排放浓度曲线斜率变化不同;(5)燃料比越小,煤粉燃烧越好,燃料中S向SO_2的转化率越高,而高温富氧下,燃料含S量越高,SO_2排放量也越高,但S向SO_2的转化率下降。     

活性氧化铝和分子筛对C_3F_7CN/CO_2及其过热分解产物的吸附特性

近几年提出的环境友好型气体绝缘介质全氟异丁腈(C3F_7CN),在介电特性和环保方面表现良好,具有替代SF_6气体的可能性。探究常用吸附剂对绝缘介质C_3F_7CN及其分解产物的吸附特性,可为实际设备中吸附剂的选择提供参考。在过热实验基础上,对比分析γ-Al_2O_3和分子筛(3A、4A和5A)对绝缘介质C_3F_7CN和缓冲气体CO_2及其混合气体分解产物的吸附特性。C_3F_7CN/CO_2混合气体在650oC下的过热分解产物主要为CO、CF_4、C_2F_6、C_2F_4、C_3F_8、C_3F_6、i-C_4F_(10)、CF_3CN、CNCN和C_2F_5CN等。实验结果表明:γ-Al_2O_3和分子筛对缓冲气体CO_2及分解产物CO和全氟碳类气体的吸附能力较弱,但能有选择地吸附腈类气体。其中,四种吸附剂均能有效吸附腈类气体CNCN,但只有γ-Al_2O_3和5A分子筛能有效吸附CF_3CN气体,γ-Al_2O_3吸附速率大于5A分子筛。此外,γ-Al_2O_3能吸附绝缘介质C_3F_7CN,故不适合用于以C_3F_7CN混合气体作为绝缘介质的电力设备中。     

模拟富氧烟气中CO_2对活性炭脱汞的实验研究

为探究O_2/CO_2燃煤烟气气氛下影响活性炭脱汞的因素,选取一种商用活性炭进行固定床吸附实验和程序升温热解脱附(TPD)实验。实验结果表明:与N_2相比,纯CO_2气氛对活性炭吸附Hg~0影响很小,但在模拟O_2/CO_2烟气气氛下,活性炭脱汞的性能要优于模拟O_2/N_2烟气气氛;对于活性炭脱汞,SO_2表现出抑制作用而NO表现出促进作用,在模拟O_2/CO_2和O_2/N2烟气气氛下影响规律表现一致。     

四角切圆锅炉在O_2/CO_2气氛下燃烧特性数值模拟

利用Fluent软件对330 MW机组四角切圆煤粉锅炉常规燃烧和富氧燃烧进行了数值模拟研究,对比分析了不同工况下炉膛中心温度、辐射力、O_2分布、CO浓度、NO_x浓度之间的差异。结果表明:在富氧燃烧时,当O_2体积分数为21%时,炉内的燃烧温度总体要低于常规空气气氛下的燃烧温度,即辐射力低于常规空气气氛,燃烧排放的CO_2浓度远远高于常规燃烧,NO_x生成量较常规燃烧也有一定程度降低;在富氧条件下,随着φ(O_2)/φ(CO_2)增加,炉内煤粉燃烧得到强化,燃烧速度加快,中心温度提高,辐射强度增大,NO_x生成量增多,烟气中CO_2浓度就越大,越易于收集利用。     

Fe-Ce-La复合氧化物在中低温烟气脱砷过程中的协同作用EI北大核心CSCD

燃煤电厂中低温烟气环境中重金属砷污染控制面临严峻挑战。该文采用共沉淀法制备纯Fe_(2)O_(3)、纯CeO_(2)、纯La_(2)O_(2)CO_(3)及复合氧化物FeCeO、FeLaO、CeLaO和FeCeLaO共7种吸附剂,通过X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、比表面积分析、H_(2)程序升温还原(hydrogen temperature programmed reduction,H2-TPR)、拉曼光谱(Raman)和扫描电镜-能谱分析(scanning electron micro scope-energy dispersive spectrometer,SEM-ED S)技术对样品进行表征。研究不同温度下吸附剂对烟气中As_(2)O_(3)(g)的氧化和强化吸附。结果表明,Fe、Ce和La的协同作用有利于形成更多的低温活性位和更多的氧空位缺陷。Fe2O3和La_(2)O_(2)CO_(3)均是吸附As_(2)O_(3)的有效活性组分,CeO2不具有吸附活性,但却是良好的结构助剂;复合吸附剂FeLaO、CeLaO和FeCeLaO在中低温200~400℃时均表现出良好的氧化/吸附活性,即使在低温200℃下也能将As(Ⅲ)100%氧化为As(Ⅴ),其中FeCeLaO的吸附活性最强,固砷量达583.7μg/g,是纯Fe_(2)O_(3)的1.8倍,这归因于Fe、Ce和La的协同作用使得复合氧化物具有更强的低温氧化活性和吸附能力。     

富氧燃烧模式下水冷壁高温腐蚀实验

富氧燃烧作为一种实现燃煤过程CO_2高效封存捕集技术,已成为研究热点。然而,富氧燃烧模式下CO_2体积分数、烟气湿度、SO_2/SO3体积分数显著提高,从而有可能加剧合金材料高温腐蚀的风险。本文通过模拟富氧燃烧烟气环境,研究了富氧燃烧模式下2种水冷壁材料20G和12Cr1Mo V的高温腐蚀行为,利用电镜能谱分析(SEM-EDS)和X射线衍射分析(XRD)对腐蚀层微观形貌及产物成分进行分析。结果表明:高体积分数CO_2会加剧合金氧化过程,与N2/O_2/SO_2气氛相比,CO_2/O_2/SO_2气氛下2种材料的腐蚀速率可提高10%~30%,其氧化层成分以磁铁矿为主;而在富氧燃烧还原性烟气环境(CO_2/CO/SO_2/H2S)下,腐蚀层成分以磁铁矿及Fe S为主;2种材料在富氧燃烧的氧化和还原性环境中的腐蚀增重曲线均呈现抛物线规律,且富氧燃烧模式下的高湿烟气环境会加剧2种材料的腐蚀过程。     

O_2/CO_2气氛下煤粉燃烧NO排放特性实验研究

利用沉降炉实验台分别在O_2/N_2气氛和O_2/CO_2气氛下针对煤粉燃烧过程中NO排放量进行实验,研究了CO_2浓度、温度以及过量空气系数分别对单煤与混煤燃烧NO排放特性的影响,结果表明:相比于O_2/N_2燃烧气氛,煤粉在O_2/CO_2气氛下燃烧释放的NO含量更低,其降低量约为30%~35%;在CO_2浓度由20%变化到50%的过程中,所选煤种NO生成量逐渐下降,其变化幅度不大;随着煤粉燃烧温度的不断升高,所选煤种在2种气氛下燃烧生成的NO含量均有增长且在O_2/N_2气氛下NO排放浓度增加更为明显,当温度达到1 200℃和1 500℃这2个温度点时可以发现NO排放浓度曲线斜率变化很大;随着实验过程中过量空气系数α的增加,在这2种气氛下NO的生成量同样呈现出上升的趋势。     

富氧气氛下循环流化床中生物质与煤矸石燃烧污染物排放研究

为研究富氧气氛下生物质与煤矸石混合试样在循环流化床中燃烧污染物排放特性,利用36 kW/h循环流化床试验台,分别在空气、21%O_2/CO_2、30%O_2/CO_2和40%O_2/CO_2气氛下进行生物质与煤矸石的混合燃烧试验,考察燃烧气氛和生物质含量对污染物排放和炉内温度的影响。结果显示:21%O_2/CO_2气氛下较空气气氛下烟气中的NO和SO_2排放量更低、CO排放量更高,相同高度下炉膛温度更低;在O_2/CO_2气氛下,随着氧气浓度的提高,烟气中NO和SO_2排放量逐渐升高,相同高度下炉膛温度逐渐升高;在相同气氛下,随着生物质含量的增加,CO排放量逐渐升高,SO_2排放量逐渐降低,炉膛中下部温度逐渐升高、中上部温度逐渐降低。     

O_2/CO_2与O_2/N_2气氛下煤粉燃烧NO排放特性试验研究

针对电厂混煤掺烧实际情况,在沉降炉上,对单煤及其混煤燃烧NO排放特性进行研究,分析过量空气系数a、CO_2质量浓度、燃料比FC/V以及温度对NO排放特性的影响。结果表明:随着a由0.8增至1.4,实验所选煤种NO的排放质量浓度均逐渐升高,CO的排放质量浓度均逐渐降低,且烟气中CO的质量浓度越高,NO的排放质量浓度就越低,煤粉混烧可以改善污染物排放特性;O_2/CO_2下,NO排放质量浓度低于O_2/N_2下NO排放质量浓度,其降低量约为30%~40%;随着CO_2质量浓度由20%增至50%,实验所选煤种NO排放质量浓度均逐渐降低,CO的排放质量浓度均逐渐升高,其变化幅度均不大;随着温度的升高,O_2/CO_2、O_2/N_2下NO排放质量浓度均增高,相同温度、煤种下,O_2/N_2下NO排放质量浓度高于O_2/CO_2下NO排放质量浓度,不同气氛、不同升温段,NO排放质量浓度曲线斜率变化不同;在低、高温下,随FC/V的增大,NO排放质量浓度变化趋势不同;高温下,燃料含氮量越高,则NO排放质量浓度也越高,但转化率下降。     

Fe_2O_3添加剂对宝日希勒褐煤热解特性的影响

为研究Fe_2O_3添加剂对宝日希勒煤(属典型低阶褐煤)热解特性的影响,借助热天平研究其热解失重规律的同时,联用快速裂解仪—气相色谱进行了宝日希勒煤快速热解实验,得到了快速热解气氛中4种主要气体成分(H_2、CO、CO_2和CH_4)的产量随Fe_2O_3添加量的变化规律。结果表明:1000℃终温下未添加Fe_2O_3时转换率仅低至39.5%,适量添加Fe_2O_3对其热解起促进作用,即加入3.5% Fe_2O_3后转换率最大可提高至47.9%(相对提高21.3%);动力学分析结果表明加入Fe_2O_3可以降低热解过程的表观活化能;添加Fe_2O_3后单位质量煤中H_2、CO、CO_2和CH_4的产量均上升,但幅度不一。     

基于反应动力学的煤中钠对SO_3生成的影响研究

为研究煤中钠对SO_3生成的作用规律,基于Gibbs自由能最小原理,使用反应动力学计算方法研究了常规空气燃烧方式下煤中钠对SO_3生成的影响,分析了含钠气相化合物的形成转化与SO_3生成和消耗的关系。研究结果表明:常规燃烧方式下,当烟气中不含有NaCl时,沿整个烟气流程中SO_3的气相生成量最多;当烟气中含有Na Cl时,NaCl蒸气初始体积分数越高,沿整个烟气流程中SO_3气相生成量越少;烟气处于高温段时,气相含钠物相的生成与转化对SO_3体积分数基本没有影响;烟气处于低温段时,气相NaHSO_4的形成消耗了SO_3,使其体积分数减少至0;气相Na_2SO_4的形成对SO_3体积分数没有影响,主要受亚硫酸盐前驱体气相生成的控制;烟气中的钠对H、O、OH自由基浓度分布基本不产生影响。因此,常规燃烧方式下钠对SO_3生成有抑制作用。     

改性碳纳米管对富氧燃烧烟气中单质汞的催化氧化特性

研究了一种钼改性载锰碳纳米管(Mn-Mo/CNT)低温汞氧化催化剂在富氧燃烧烟气中对单质汞的催化氧化效果。结果表明:由于CO_2会使催化剂表面的活性锰成分碳酸盐化,因此CO_2体积分数过高会强烈抑制该催化剂对汞的氧化;富氧烟气中SO_2体积分数过高则会促进催化剂对单质汞的氧化,但是SO_2的存在并没有完全消除CO_2的影响;H_2O体积分数较高不会对催化剂氧化汞的效果造成明显影响;由于催化剂对HCl比对CO_2的吸附能力更强,因此富氧燃烧烟气中仅存的少量HCl可完全消除CO_2对催化剂氧化汞造成的不利影响。     

成型助剂对过量负载钠基吸附剂强度及CO_2吸附性能的影响

燃煤电厂CO_2大量排放引起的温室效应等环境问题日益加剧,因此对燃煤电厂CO_2捕集技术的研究有着重要意义。以γ-Al_2O_3为载体,采用过量浸渍法制备了粉状钠基吸附剂,在挤压滚圆成型过程中加入不同的成型助剂制成吸附剂颗粒。利用压力试验机和固定床反应器测定不同吸附剂颗粒抗压强度及CO_2吸附性能,结果显示:未添加助剂的吸附剂吸附性能较好,但成型后抗压强度较低;添加高铝水泥可以提升吸附剂颗粒的抗压强度并使其保持较高的Na_2CO_3转化率;添加微晶纤维素会使吸附剂颗粒的强度及吸附性能均下降;添加羧甲基纤维素钠可以提高吸附剂颗粒的吸附性能,但使其抗压强度降低明显。最终选出综合性能与经济型较好的制备方法,为钠基吸附剂的工业化制备与应用提供了理论指导。     

O_2/CO_2气氛下煤/生物质混燃特性实验研究

采用热重分析仪分别研究了不同煤种(烟煤、贫煤、无烟煤)与生物质(稻壳)的混燃特性,分析了燃烧气氛(O_2/CO_2、O_2/N_2)、生物质掺混比例、氧体积分数对煤与生物质混燃的着火温度、燃尽温度和综合燃烧特性以及动力学特性的影响。结果表明:1)在O_2/CO_2与O_2/N_2气氛下,煤与生物质混燃的失重变化趋势相似;但在O_2/CO_2气氛下,煤与生物质混燃的失重速率和固定碳燃烧反应活化能均低于O_2/N_2气氛,综合燃烧特性较O_2/N_2气氛差;2)掺混生物质可以改善单煤的燃烧特性,相比于单煤,煤与生物质混燃的着火温度和燃尽温度降低,煤粉的燃烧特性有所改善;3)随着生物质掺混比例的增加,煤与生物质混燃特性进一步得到改善;4)氧体积分数提高,煤与生物质的混燃速率增大,其着火和燃尽温度降低,综合燃烧特性改善,但在煤的固定碳燃烧阶段,燃烧反应活化能和指前因子增大;5)在煤的固定碳最大燃烧速率对应温度附近,混合燃料反应活化能小于单煤燃烧反应活化能,随着生物质掺混比例的增加,混合燃料反应活化能进一步减小。     

Sr/Ba铁氧体的制造方法

本发明是制造Sr/Ba铁氧体磁体的一种方法,它包括如下步骤:按一定的比例配制SrSO_4(天青石)/BaSO_4(重晶石)和Fe_2O_3的粒状混合物,使最终磁体的成分在SrO·5.1Fe_2O_3～SrO·6.1Fe_2O_3之间,同时加入某种粒状反应促进剂(如Na_2CO_3),将上述混合物加热到足以使Sr SO_4/Ba SO_4和Fe_2O_3起反应     

O2/CO2气氛下燃煤SO2排放特性的实验研究

在沉降炉实验台上通过在线烟气分析仪考查了燃煤烟气的组成以及燃烧气氛、CO2浓度、温度和燃料/氧气化学当量比对SO2的排放规律。结果表明,相同操作条件下O2/CO2燃烧可获得高达80%左右的CO2浓度,但烟气中CO含量明显高于O2/N2气氛下燃烧时的情况。高浓度CO2的存在使得SO2的排放较常规燃烧方式下有所降低,并且随着气氛中CO2浓度的增加呈递减趋势,但随着燃烧温度的升高,煤粉燃尽程度的增加以及其余含硫物相向SO2的转化使得其排放浓度逐步增加。在2种气氛下,SO2的释放浓度在贫燃料区随燃料/氧气化学当量比f的增加而增加,而在f大于1.2的富燃料区随燃料/氧气化学当量比的增加而降低。     

空气分级燃烧对炉膛中SO_3生成的研究

利用化学动力学模型计算研究空气分级燃烧改造前后炉膛中SO_3生成过程及浓度的变化。结果表明:空气分级燃烧改造后,在还原区中几乎无SO_3生成,在氧化区中SO_3快速生成,但SO_3的炉膛出口浓度小于改造前。在氧化性氛围中高温燃烧区SO_3主要通过SO_2+O(+M)=SO_3(+M)生成,随炉膛截面升高,烟气温度降低,主要生成途径变为HOSO_2+O_2=SO_3+HO_2。改造后NO_2浓度减少,基元反应SO_2+NO_2=SO_3+NO生成SO_3速率大幅度降低,这是改造后SO_3浓度减少的一个重要因素。