应用脉冲放电等离子体氧化NO、SO2的影响因素

在典型的脉冲放电烟气脱硫、脱硝工艺中,NO和SO2主要通过氧化反应转化为相应的高价氨盐化合物脱除,因此如何促进污染物的氧化反应是该技术的关键问题之一。为此,采用丙烯作为添加剂,研究了脉冲频率、烟气中水蒸气的体积分数、注入丙烯的体积分数、SO2等对NO的氧化产物的影响。实验结果表明:烟气中不存在SO2时,NO氧化的主要产物是NO2,且NO2生成的选择性随脉冲频率的上升、水蒸气体积分数的增大而下降,随注入丙烯体积分数的增大而增大。综合考虑到脱硝能耗,丙烯按1倍NOx的体积分数注入烟气为佳;烟气中存在SO2时,NO氧化生成的NO2可以生成硝酸盐,NO2生成的选择性较低,因此SO2可以促进氮氧化物的脱除。     

商业V2O5-WO3/TiO2催化剂SCR脱硝过程中PM2.5的排放特性及影响因素研究

针对V2O5-WO3/Ti O2商用催化剂,采用电称低压冲击器(ELPI)、PM10/PM2.5采样器、X-射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜-能谱分析(FSEM-EDX)等对SCR烟气脱硝中形成的细颗粒粒径分布、形貌、元素及物相组成进行了测试分析,并研究了烟气组分及反应条件对SCR脱硝系统出口细颗粒物性的影响。结果表明,SCR脱硝过程中会形成不少亚微米级颗粒,主要成分为硫酸铵以及硫酸氢氨,晶型呈块状。细颗粒生成量随反应温度的升高和NH3/NO摩尔比的增加而增加,在脱硝效率较高时,颗粒物形成量也趋于增多;烟气中SO2、H2O和O2浓度的增加均会导致细颗粒物形成量的增加。导致细颗粒物产生的主要原因可归结于催化剂的活性组分对SO2的氧化以及SCR脱硝反应中NH3的逃逸。     

氨法烟气脱硫过程(NH4)2SO3溶液吸收NOx的特性研究

为研究电厂湿式氨法烟气协同脱硫脱硝过程中的主要吸收剂(NH4)2SO3溶液与烟气中的NOx之间的反应特性,在小型双搅拌反应釜系统中,基于双膜理论对(NH4)2SO3溶液与NOx间的气液吸收反应进行研究.实验结果表明:随气液相搅拌速度和温度的增加,不同NO2/NO之比下的NOx 的吸收速率都相应的增加,而随着O2含量的增加,NO2的吸收速率会不断降低,NO的吸收速率却会不断增加,这主要由于O2的存在涉及到NO和SO32-的同时氧化.另外,由于气相中SO2的存在对NO2和NO的吸收速率都有一定的促进作用,因此氨法同时脱硫脱硝技术具有可行性.     

O3和C2H4在介质阻挡放电转化NO中的作用

放电等离子体结合选择催化还原脱除NOx是一项很有前景的贫燃尾气治理技术,其预处理过程中,尾气中NO会向NO2转化。为了解重要的活性中间产物O3的作用和生成特性以及常见的烃类添加剂C2H4的作用,在介质阻挡放电等离子体反应器内进行了相关实验研究。监测N2/O2,N2/O2/NO,N2/O2/C2H4,N2/O2/NO/C2H4共4个体系下的O3产生特性,并通过N2/O2/NO和N2/O2/NO/C2H4体系的比较考察C2H4对NO转化影响的结果表明:除N2/O2体系外,其它体系中都不会产生大量的O3;C2H4不但提高了NO的转化率,还明显地抑制放电过程NO的生成。可以推断,O3作为氧化剂能促进NO向NO2的转化,C2H4添加剂可以提高NO的转化率。     

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。     

O2/H2O燃烧方式下焦炭N向NO的转化机理

采用实验与密度泛函理论(density function theory,DFT)计算相结合的方法,对oxy-steam燃烧方式下焦炭N向NO的转化机理进行研究;重点探讨O₂/H₂O工况下煤焦中氮元素的演化机制及NO生成与还原反应过程,得到了主导NO释放的关键反应路径。结果表明：O₂/H₂O燃烧过程中,由H₂O分解产生的OH基团改变了焦炭N的演化,进而影响了NO的释放。主要表现为,OH自由基吸附在吡啶N表面形成2-吡啶酮,促使更加稳定的N-6向不稳定的N-5发生迁移,从而导致N-5成为含氮前驱物HCN与NH₃的主要来源。在NO释放过程中,基元步骤HCN/NH₃+OH→NH₂+O₂→NO主导了NO的生成。随着H₂O浓度升高,OH和NH₃产率增大,NH₂、NH和N产率降低;说明高浓度的H₂O在促进N-6→N-5...     

氯对CO氧化抑制作用的实验研究

利用常压管式流动反应装置研究CO/H2/O2/Cl2的氧化过程以了解氯对CO氧化的抑制作用。实验中反应温度的范围是973~1 273 K,入口反应气体中氯原子和氢原子的物质的量之比[Cl]/[H]的范围是0到1。反应产物通过红外光谱仪在线检测。结果表明,CO的转化率随反应温度的升高而增大,随[Cl]/[H]的升高而减小。HCl的生成反应及HCl与OH的反应HCl+OH=Cl+H2O降低了反应体系中OH的浓度,导致CO转化率的下降。提高反应温度可减轻氯对CO氧化的抑制作用。     

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。     

O2/CO2气氛下甲烷火焰中NO均相反应机理研究

氧燃烧方式下由于高浓度CO2介质的存在对煤中氮的析出以及氮氧化物的多相转化有重要影响。该文基于化学动力学分析软件CHEMKIN对O2/CO2及O2/N2气氛下甲烷燃烧均相反应体系中NO的转化行为进行模拟计算,探讨了温度、过氧系数 、CO2浓度、O2浓度、初始含N污染物组分等因素对NO形成及其还原的影响规律,采用生成率分析和敏感性分析工具分析了不同气氛富燃及贫燃条件下NO的反应机理。结果表明,2种气氛富燃及贫燃条件下NO的还原率变化规律相反,与空气气氛相比,富燃条件下O2/CO2气氛不利于NO的还原,而贫燃条件下O2/CO2气氛有利于NO还原。生成率分析表明高浓度CO2气氛能够促进NO还原并对NO的生成具有一定的抑制作用。敏感性分析表明2种不同气氛下NO的反应历程区别不大,但所发生的重要反应有明显差别;在富燃及贫燃条件下,NO反应历程有明显区别,富燃条件下NO的主要反应历程为NO->HNO->NH->N2,贫燃条件下NO的主要反应历程为NO->N->N2。     

活性炭吸附/微波解吸脱除烟气中SO2的实验研究

利用微波反应器研究微波辐照功率(反应温度)、烟气流率,SO2浓度以及烟气共存成分对活性炭吸附性能及脱硫效率的影响。吸附实验结果表明,当空间流速达到900 h-1时,SO2在活性炭床的吸附容量达到27.66 mg/g;烟气流率增加,吸附容量下降;SO2浓度对吸附容量影响不明显;烟气中O2的含量为4%左右时,SO2吸附容量最大,随着O2含量的继续增加而有所下降;随着NO浓度的增加,SO2的吸附容量稍有上升又降至12.79mg/g;烟气含湿量低于6.4%时,水蒸气对SO2在活性炭床上的吸附有利。脱除实验研究表明,微波功率越高脱硫效率相应提高,NO浓度和含湿量增加脱硫效率下降。     

Sn/O/H/N/C/Cl系统中锡的氧化动力学研究

控制燃煤锅炉中Sn的排放已经越来越被环境学界所关注。已有数据表明气相排放的和残留在飞灰中的Sn的变化范围很大,引起这种变化的原因还不清楚。在尾部烟道附近,Sn以元素态和二价氧化物蒸汽形式存在,已知水溶性二价锡氧化物更容易从烟气中脱除。为了更好地控制Sn的排放,必须了解燃烧过程中Sn的反应产物以及各浓度与时间的关系,即Sn的反应动力学机制,该文首次采用量子化学经典过渡态理论的方法研究了烟气中痕量元素锡的关键基元反应动力学参数,继而提出了Sn/O/H/N/C/Cl系统的氧化动力学模型。在典型的反应温度和组分浓度下进行了动力学的数值模拟,并通过敏感性分析找到了影响系统反应速率最重要的基元反应。     

CuO-WO3/TiO2催化氧化燃煤烟气中Hg0试验研究

提高燃煤电厂现有选择性催化还原（SCR）催化剂催化氧化单质汞（Hg⁰）的性能,能够有效增强燃煤电厂利用现有烟气污染物控制装置协同脱汞效率。采用分步浸渍法制备了一系列CuO-WO₃/TiO₂（CuWTi）催化剂,在温度150~350 ℃时模拟燃煤烟气条件,考察了催化氧化Hg⁰性能,并与商用脱硝催化剂进行了比较。探究了烟气中O₂、SO₂和NO等气体对Hg⁰氧化性能的影响规律。发现商用脱硝催化剂和WTi催化剂在不含HCl的模拟烟气中对Hg⁰氧化率均在30%以下,而Cu₂W₈Ti催化剂具有较好的Hg⁰氧化性能。采用X射线光电子能谱分析仪（XPS）对催化剂进行了表征,结果表明,CuO与WO₃的相互作用在催化剂表面生成了丰富的化学吸附氧,促进了Hg⁰的氧化。Hg⁰在Cu₂W₈Ti催化剂表面的氧化过程遵循Mars-Maessen机制。     

燃煤烟气氨法CO2减排技术的研究

本项目是利用氨水作为吸收剂,进行燃煤烟气中CO2的捕集研究,分析了氨水吸收过程的参数（包括氨水浓度、烟气温度、氨水流量、烟气流速等）优化选择和对烟气中多种污染物的脱除情况,得出燃煤烟气氨水吸收法减排CO2的技术可行性结论。通过这一研究,为今后大规模的氨法捕集燃煤电站CO2工程应用提供了技术支持。     

Industrial experiments on pulse corona simultaneous removal of NOx and SO2 from flue gas

The corona-induced simultaneous removal of NO_x and SO ₂ from flue gas is based on the application of narrow voltage pulses to an electrode structure similar to that of an electrostatic precipitator. The free electrons of the corona discharge, having energy up to 20 eV, originate active radicals which lead to the transformation of NO_x and SO₂ into their acids which can be neutralized to salt particulate by adding to the gas a basic compound such as ammonia and calcium hydroxide. The process has been investigated with a test rig installed in the slipstream of the flue gas duct of a coal-fired thermal power plant. The experiments were performed with three reactor modules of different geometries. Further experiments are necessary to assess the effect of different electrode geometries of the reactor, the efficiency of the process attainable with an improved coupling of narrow pulse power set to the reactor, and the practical ways for integrating the DeNO_x and DeSO₂ corona process with the solid particle collection system     

O2/CO2气氛下燃煤NO排放特性的实验研究

在沉降炉上通过在线烟气分析仪研究了燃烧气氛、CO2浓度、温度及燃料/氧气化学当量比对O2/CO2气氛下燃煤NO排放的影响规律。结果表明,O2/CO2气氛下NO的排放浓度总小于O2/N2气氛下的情况,在无烟气再循环的情况下降幅约为20%~40%。2种气氛下NO的沿程析出均表现出类似的规律,但因煤质而有所不同。随着进气中CO2浓度的增加,NO的排放浓度呈现降低的趋势。与21%O2/ 79%Ar气氛下相比,21%O2/79%CO2气氛下NO排放浓度的降幅在30%~50%。随着温度的增加,2种气氛下NO的排放浓度均增加。随着燃料/氧气化学当量比(f)的增加,NO排放浓度呈现出先增加后降低的趋势,其最大排放浓度均出现在f=0.8左右;在f远大于1的富燃料区,2种气氛下NO的排放浓度基本可以降到一致的水平。     

簇模型CaO(001)面上吸附汞与氯化汞的密度泛函理论研究

采用电荷自洽方法，以嵌入原子簇Ca9O9为模型，采用量子化学的密度泛函理论，对汞与氧化汞气体分子在CaO(001)面上的吸附进行了研究。计算表明，汞垂直底物表面吸附，只能与氧原子配位，吸附能为19．649kJ／mol，吸附高度为3．168A，属于较弱的物理吸附。氯化汞分别进行了垂直与平行底物两种构型计算，吸附能分别为23．699kJ／mol，87．829kJ／mol，吸附高度分别为3．289A，2．973A，说明氯化汞平行底物吸附为稳定构型，属于化学吸附。通过与相关的煤燃烧实验进行比较，结果比较吻合，表明量子化学的理论计算是筛选汞等痕量元素有效吸附剂及反应机理研究的一种有效方法。     

一种新型富氧焚烧垃圾电站烟气净化工艺流程模拟

基于CO2捕集的富氧燃煤烟气联合脱硫脱硝技术,提出一种新型的垃圾焚烧烟气净化工艺,可以在烟气压缩净化流程中联合脱除HCl、SO2及NO等污染物并资源化回收酸液.运用流程模拟软件AspenPlus对一个350 t/d的回转窑式纯氧熔融焚烧垃圾排烟的联合脱酸烟气净化过程进行了模拟,得到了主要节点的物质流量、组分和化学反应的参数,以及脱除HCl、SO2和NO的效率.结果表明：该烟气净化工艺脱除HCl和SO2的效率约为100％,脱硝效率也可达93％,每小时可回收质量分数为40％的稀硫酸306 kg和质量分数为15％的稀硝酸51 kg.此外,针对停留时间对脱硫脱硝效率的影响进行了分析.     

燃煤烟气SO_3检测及控制技术探讨

燃煤电厂烟气中SO3含量约为SO2含量的0.8%~3.5%,检测难度大,对人体危害极大。随着环保标准日益严格,电厂对SO3的管控应提上日程。文中研究了燃煤电厂烟气中SO3的生成途径,对SO3检测技术进行探讨,提出了SO3的控制方法。     

The Measurement of SO2 Concentration in Flue Gases Using Ionization Techniques

The recent concern with the problem of SO2 removal from flue gases has indicated that a need exists for some type of inexpensive yet reasonably accurate instrument to be used as a stack monitor for coal-fired power stations. This paper describes work that was carried out to demonstrate the feasibility of such an instrument based upon the fact that SO2 gas has a very strong affinity for free electrons. This property enables the SO2 concentration to be related to the current flowing in a specially designed ionization chamber that may use either a corona or a radioactive emitter as the ionization source. When used in a differential mode, it is possible to separate interfering effects caused by the broad range of variables encountered in flue gas, such as temperature, gas composition, fly ash, etc. Results are presented showing that excellent sensitivity is obtained in the crucial concentration range of < 1500 parts per million (ppm) SO2 and that the resulting instrument should be ideally suited to direct monitoring of flue gases.