不同气氛下煤粉燃烧硫氮污染物析出的特性研究

利用水平炉在O2/N2气氛和O2/CO2气氛下煤粉燃烧进行了实验研究,对煤中硫氮排放特性进行了比较分析。发现较高温度下无机硫产生SO2较多,出现峰值的时间提前。温度升高NOx转化率增加。相同温度下,O2/CO2气氛下SO2、NO排放峰值较低。不同CO2浓度下SO2排放变化不大。挥发分NO析出几乎无影响,而焦炭NO峰值随CO2浓度升高呈减小趋势。提高O2浓度对有机硫析出的影响不大,而无机硫生成SO2的时间提前,峰值提高。NO生成峰值生成时间均提前。静态实验结果表明新型燃烧方式有利于降低SO2和NO的排放。     

O_2/CO_2气氛下醋酸调质石灰石直接硫化实验研究

提出了采用醋酸溶液调质石灰石的方法来提高其直接硫化反应过程中的固硫能力。实验研究了醋酸浓度、温度、SO2浓度等参数对醋酸调质前后2种石灰石在硫酸化过程中钙转化率的影响规律,并采用氮吸附和X射线衍射(X-ray diffractometer,XRD)技术对石灰石及其硫化产物进行了分析。结果表明:调质改善了石灰石的孔结构特性,在直接硫化过程中比原始石灰石具有更高的钙转化率;在所实验的温度范围内,调质石灰石都可获得很高的钙转化率;随SO2浓度增大,直接硫化反应速率升高,调质石灰石钙转化率增大;随醋酸浓度增大,调质石灰石的钙转化率提高,提高幅度因石灰石种类而异,采用浓度为50%醋酸溶液作为调质剂可达到经济高效的目的;XRD图谱验证了醋酸调质石灰石直接硫化时钙转化率更高。     

SF_6局部过热状态下涉及有机绝缘材料的分解产物生成特性

在局部过热性故障下,有机绝缘材料不仅会过热裂解并参与SF6分解组分的生成过程,而且会被HF和H2S等SF6分解组分腐蚀,致使SF6气体绝缘装备的主要绝缘介质SF6和有机绝缘材料的绝缘性能劣化,威胁装备的安全稳定运行。为此,开展了涉及有机绝缘材料的SF6过热分解实验,对分解组分检测方法进行改进,首次检测到CS2这一重要分解组分,获得了涉及有机绝缘材料时SF6局部过热分解特性以及有机绝缘材料所含元素种类和相对含量。研究表明:CS2、CO2、CF4、H2S、SO2F2、SOF2、SO2这7种分解组分生成反应以及反应的难易程度不同,致使各组分的初始生成温度、体积分数大小及增长规律不尽相同,各组分体积分数有φSO2φSOF2φCO2φCF4φSO2F2φCS2φH2S;不同局部过热温度下的有机绝缘材料裂解程度不同,HF、H2S对其腐蚀的强弱存在差异,致使其C、O、F、S元素的相对含量随局部过热温度升高呈现不同的变化规律。     

城市生活垃圾焚烧中NaCl迁移转化的实验和热力学平衡分析

为研究垃圾焚烧过程中NaCl的迁移和转化,在管式炉中进行了模拟垃圾焚烧实验,结合扫描电镜–能谱分析(SEM-EDS)和热力学平衡模拟计算,分析了温度、停留时间、烟气中的水分和S等对氯化钠迁移转化的影响。研究结果表明,温度升高能促进NaCl蒸发和分解,从而增加氯在飞灰和烟气中的分布。在1000℃时焚烧12min后NaCl的迁移分布趋于稳定。SEM-EDS结果显示,800℃时NaCl以不规则的形态聚集在底渣基体表面;而1000℃时氯在底渣中扩散均匀,形成了半球状位错结构,飞灰中的氯为亚微米精细结构。热力学平衡计算表明,酸性氧化物Al2O3、SiO2与Na有很强的亲和力,能促进NaCl氧化分解生成HCl。烟气中的水分对Cl的迁移没有显著影响,水解的反应不易发生。烟气中的SO2和SO3能与NaCl反应生成Na2SO4促进其分解,且随温度降低促进效果越明显。     

MnO_x-WO_3/TiO_2用于NH_3选择性催化还原NO_x的性能与抗SO_2毒性研究

研究了Mn-W/TiO2用于NH3选择性催化还原NOx体系的催化反应性能,探索了不同温度条件下该催化剂对抗不同SO2浓度的抗毒性能。结果显示WO3能够增加活性酸中心的数量和酸性,是MnOx/TiO2非常有效的助催化剂。在气体体积空速(gaseous hourly space velocity,GHSV)为18900h-1时100～350℃范围内,Mn-W/TiO2催化剂还原NOx的转化率高达80.3%～99.6%,N2选择性达100%～98.7%。当反应气中有0.01%SO2和6%H2O时,120℃NOx转化率可维持在98.5%,当SO2浓度超过0.01%时,则需将反应温度升高到250℃以上才可消除其干扰,而当SO2浓度高达0.07%时,300℃下转化率可长期维持在99%,达到了商用V-W/TiO2催化剂的水平。对于NH3选择性还原NOx体系Mn-W/TiO2显示了极好的催化性能,是目前抗SO2毒性最强的催化剂之一。试验发现,低温条件下,SO2对Mn-W/TiO2催化剂的影响是可逆的,随着反应温度的提高,活性将自然恢复。     

SF_6气体过热性分解模拟实验装置的研制

为系统研究SF6过热性分解机理及其分解特性,从而完善SF6分解理论和气体绝缘设备过热性故障的诊断方法,建立了过热性故障模拟实验系统。介绍了该实验系统的结构、功能、主要部件的设计参数和实验方法,并通过仿真与实验验证了该实验系统及实验方法的合理性。结果表明:建立的实验系统能够有效控制模拟过热性故障缺陷模型的温度,提出的实验方法能有效产生局部高温效应并使SF6发生分解,生成CO2、SOF2、SO2F2、H2S和SO2等主要分解物质,并初步获取了4个不同故障温度下主要分解物质的生成规律,为最终建立气体绝缘设备热性故障的诊断理论和方法奠定了实验基础。     

燃料硫含量对SCR烟气脱硝的影响研究

研究表明,燃料燃烧过程中不同的SO2/SO3转化率对选择性催化还原(selective catalytic reduction,简称SCR)烟气脱硝的最低运行温度影响大,温度变化幅度为10℃~15℃。对燃烧高硫煤锅炉的SCR烟气脱硝,应控制更低的SO2/SO3转化率;对燃烧低硫煤锅炉的SCR烟气脱硝,通过适当提高SO2/SO3转化率,最大催化剂用量可减少一半,烟气阻力降低一半,可大幅降低SCR烟气脱硝建设成本和运行成本。     

不同气压下SF_6的局部放电分解特性

为了获取不同气压下SF6的局部放电(PD)分解特性及其变化规律,在搭建的试验研究平台上,开展了不同气压下SF6的PD分解特性实验。实验中,采用气相色谱仪和气质联用仪对分解生成的特征组分进行了定量测定。根据实验结果,分析了特征组分的变化规律及气压变化造成的影响。实验结果表明:随着气压的增加,特征组分CO2、SO2、SOF2的生成速率会明显减小,且SOF2的变化最为显著,但特征组分SO2F2的生成速率仅略微降低,进而对诊断故障的特征比值φ(SOF2+SO2)/φ(SO2F2)有较大的影响。为此,提出一种影响不明显的特征比值φ(SO2F2+SOF2+SO2)/φ(CO2)作为故障诊断的新特征量。     

SO2对燃料型NO生成的影响机理

为了揭示燃煤过程中SO2和NOx的相互影响机理,采用Chemkin程序,综合考虑碳氢化合物燃烧、氮氧化物生成和硫氮反应3方面因素,探讨挥发分燃烧过程中SO2气体对燃料型NO生成的影响机理。计算结果表明,HCN氧化生成燃料型NO的反应在毫秒级时间内完成,占控制地位的基元反应都涉及到自由基,自由基的浓度决定反应的速率和进行程度。富氧情况下SO2对燃料型NO的生成影响非常微弱。在贫氧条件下,增大SO2浓度,燃料NO的生成速率和生成量下降,原因可以归结为SO2通过中间产物HSO2和SO3,催化整合了自由基,降低了自由基浓度。因此,贫氧工况下SO2对燃料NO的生成具有强烈抑制作用。     

低温NH3选择性催化还原脱硝催化剂MnFexCe1-xTiO2抗硫再生性能研究

通过共沉淀法制备了MnFexCe1-xTiO2催化剂,以NH,为还原剂,考察了催化剂的脱硝性能及抗硫再生性能。结果表明,Mn1Fe09Ce0．1／TiO2催化剂表现出最佳的脱硝活性和优良的抗硫性能,在140℃时NO转化率可达到100％。在烟气中通入的SO2浓度小于等于80mg／m3时,催化剂只发生可逆性中毒,当SO2浓度大于80mg／m3时,在催化剂表面会生成硝酸盐及硫酸盐等物质导致不可逆失活,但中毒失活催化剂在经水洗后可实现再生,NO的转化率可基本恢复至新鲜催化剂水平。     

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%。     

硫酸钠沉积转化特性及对灰熔融性的影响

Na2SO4是加剧高碱煤沾污结渣特性的重要中间物质。为阐明炉内固相Na2SO4生成转化机理及对灰熔融性的影响规律,采用气相反应动力学分析了Na2SO4(g)的生成,总结了渣层不同温度下Na2SO4的沉积和转化特性,通过灰熔融性和高温矿物演变实验研究了Na2SO4的高温转化及对灰熔融性的影响。结果表明:Na2SO4(g)是气相Na的主要赋存形式。900℃及以下Na2SO4(g)大量凝结并沉积,中低温渣层中的Na2SO4稳定存在。渣层温度沿径向升高,沉积于高烟温区域灰渣外层的Na2SO4熔融,并发生高温转化,与飞灰中石英、刚玉等矿物发生铝硅酸化反应,1 000℃左右大量生成钠长石,硫酸钠含量高时生成钠霞石,高于1100℃进一步转化为钙钠长石、青金石、蓝方石等矿物。Na2SO4高温下转化为低熔点含钠铝硅酸盐,其助熔共晶效应导致灰熔融温度大幅降低,加剧结渣。     

蒸汽活化改善中温烟气脱硫的机理

用蒸汽处理用于中温烟气脱硫的失去反应活性的脱硫剂可以显著提高钙利用率和脱硫效率。为了探明蒸汽活化机理，借助于成分分析和表观形貌检测，分析了蒸汽处理后的脱硫剂理化特性的变化，用CaO迁移的新观点揭示了中温蒸汽活化提高脱硫剂固硫能力的机理，经过蒸汽活化后，乏脱硫剂颗粒除了发生破碎外，其内部未反应的CaO会与蒸汽水合成Ca(OH）2，继而在体积膨胀作用下迁移到颗粒表面，并在分解温度以下还原和与SO2发生反应，迁移过程还改变了颗粒表层的孔隙结构，改善了SO2与CaO扩散，接触和反应。     

模拟电气设备过热故障时SF6气体分解产物的体积分数及其特征

对于运行中的电气设备,判断其设备内部运行状态相对困难.通过分析检测SF6气体的分解产物是判断SF6气体绝缘设备内部运行情况的一个强有力手段.笔者模拟了SF6电气设备不同温度和湿度的过热情况下所产生的分解产物类型及其体积分数.为确定电气设备故障类型提供数据支持.通过模拟试验得出.SF6在350℃时即开始产生较显著的分解产...     

水合石灰脱硫的实验研究

利用热天平对水合石灰脱硫影响因素进行实验研究发现:SO2浓度越高,吸收剂转化率越高,脱硫率下降;烟气流量越大,吸收剂转化率越高;低于临界温度时,吸收剂转化率随烟温升高而升高,随升温速度增大而增大;烟气中含有O2时,产物为硫酸钙,吸收剂转化率提高,脱硫率也增加。     

基于红外检测法针板缺陷下的SF_6分解情况研究

利用自行设计的GIS缺陷模拟装置研究针板缺陷下的SF6分解情况,脉冲电流法配合PDcheck绝缘状态在线诊断系统监测局部放电电流。对样气进行红外检测,提取典型分解产物特征,并对比分析不同充装气压、施加电压下的SF6分解情况。典型分解产物为SOF4、SO2F2、CO2,其体积分数均随加压时间延长呈增大趋势。其中SOF4饱和时间较短,SO2F2体积分数一直呈近线形增长,而CO2在加压一段时间后呈近线形增长。不同气压下的分解情况有其共通性,不同处在于,低气压相同加压时间下SOF4和SO2F2的体积分数较高气压下高,但CO2体积分数较低,可能与绝缘材料参与反应速率较慢有关。SO2F2反应气体分解灵敏度较其他两种产物高。对比不同试验条件下PRPD(局部放电相位分布)谱图,发现其图形特征有明显区别。     

某电厂600 MW机组烟气脱硝系统性能评价

对烟气脱硝系统进行性能评价,有助于脱硝系统寿命管理和安全运行。以某火电厂600 MW机组选择性催化还原（SCR）烟气脱硝系统为例,介绍了烟气脱硝系统的评价过程与评价方法。通过测试一系列基础参数,包括脱硝效率、反应温度、SO2/SO3转化率、氨逃逸率、催化剂压降、催化剂内烟气流速及飞灰浓度等,掌握了此台机组脱硝系统的主要性能。试验结果表明,该SCR脱硝系统性能良好。为防止高温下SO2/SO3转化率升高及高负荷下催化剂内烟气流速过高,对该脱硝系统的运行调整提出了建议。     

煤和垃圾衍生燃料循环流化床混烧的试验研究

分别在热重分析仪和0.5MW循环流化床燃烧系统上进行了煤和垃圾衍生燃料混烧实验。热重试验表明:混烧过程中,两者基本上保持各自的燃烧特性,同时垃圾衍生燃料的加入能显著提高煤粉的燃烧性能。循环流化床试验表明:相对于煤粉单独燃烧,混烧能使整个炉膛的温度分布更均匀;垃圾衍生燃料的加入降低了CO、NO、N2O、SO2的排放,但却大大增加了烟气中HCl的浓度;垃圾衍生燃料中的钙基物质能对SO2起到脱除作用,同时HCl的存在会促进钙基物质与SO2的反应;在混烧情况下,随着床层温度的升高,N、S、Cl等元素对气相污染物的转化率增加,同时,钙基物质对酸性气体SO2、HCl的脱除反应受到抑制,因此烟气中的NO、SO2、HCl等污染物浓度增加。     

一种新型碳纳米管气体传感器的响应特性研究

基于碳纳米管(CNTs)气体传感器的SF6气体分解产物检测技术,是诊断GIS绝缘缺陷引起的局部放电的有效手段。开展传感器对SF6分解气体响应特性的研究,对于将该技术应用于GIS局部放电的监测具有重要意义。笔者测量了CNTs气体传感器对4种标准气体(HF、SO2F2、SOF2/S2OF10、SO2)的响应,并建立了由GIS模拟罐体、基于脉冲电流法的局放仪和CNTs气体传感器构成的实验系统,测量了CNTs气体传感器对局部放电形成的SF6分解气体的响应,研究了传感器在多次测量中的重复性以及其响应随局放的变化规律。结果表明,在SO2F2和SOF2/S2OF10气体环境中传感器响应特性明显,且对SO2F2更加灵敏;SO2和HF则基本不引起传感器的电导变化。传感器能够成功检测到针板电极模型引起的局部放电,传感器的电导值随着放电时间的增加而逐渐增加,其响应也随着局部放电能量的增加近似呈线性增加的趋势,最终传感器响应出现饱和趋势。传感器的测量具有重复性,两次测量相差低于0.5%。SF6气体分解产物的气相色谱及红外光谱分析证实了上述结果的合理性。文中使用的标准气体浓度较低,因此关于SO2和HF无法引起传感器响应的结果仍需要利用高浓度标准气体进一步验证。