三聚氰酸选择性非催化还原脱硝特性的实验研究

采用立式管式炉实验系统研究了三聚氰酸选择性非催化还原脱硝特性,探索了温度、O2浓度、停留时间、三聚氰酸与NO摩尔比、NO初始浓度等反应参数以及CO和H2O对三聚氰酸脱硝特性的影响。实验得出适宜的脱硝反应参数:反应温度约为950℃,温度窗口为876~1150℃,停留时间为1.1~1.2 s,摩尔比为0.5,O2浓度为2%~3%。较高的NO初始浓度可以获得较高的脱硝效率。典型工况参数下,三聚氰酸在900℃时取得最大脱硝效率83.1%,大于900℃后,脱硝效率下降幅度较小,与氨气和尿素选择性非催化还原相比,具有更好的高温脱硝特性。CO和H2O的加入可以提高较低温度时的脱硝效率,拓宽温度窗口,使其向低温方向移动,较适宜的CO浓度约为200μL/L,H2O浓度约为5%。     

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。     

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。     

CuO/γ-A1203和CuO-Ce02-Na20/γ-Al2O3催化吸附剂的脱硝性能

利用改进的溶胶凝胶法制备CuO/γ-Al2O3和CuO-CeO2-Na2O/γ-Al2O3催化吸附剂颗粒,在固定床上测试其催化脱硝活性.2类催化吸附剂250～400℃范围内脱硝效率稳定在70%以上.在350℃时效率稳定在最高值.利用程序升温方法研究了2类催化剂对NH3和NO的氧化性能,发现NH3在高于400℃下急剧氧化生成N2、NO和N20,是脱硝效率下降的主要原因.CuO/γ-Al2O3催化剂能将NO氧化生成NO2,NO在催化剂上的吸附对脱硝过程有重要作用.改进的CuO-CeO2-Na2O/γ-Al2O3催化剂能使NH3在高温400℃下不被氧化,也促进了NO在催化剂表面的吸附,从而提高了催化剂脱硝效率.催化反应的机理为NO吸附在催化剂表面,氧化生成吸附态的NO2,再与吸附催化剂上的NH3反应.     

V2O5-WO3/TiO2基催化剂SCR法脱硝试验研究

以工业级锐钛型TiO2为载体制备了V2O5-WO3/TiO2脱硝催化剂,通过BET、XRD、SEM等方法对微观结构进行表征.并在SCR反应器中测试其脱硝性能.自制催化剂比表面积较小,晶相仍为锐钛型,温度为330-4000℃、O2浓度大于1%、NH3/NO为0.9～1、空速比为24 000 h-1,脱硝效率达到80%以上,N2O生成率,NH3逃逸率及SO2氧化率均能够满足电厂脱硝的要求,并且因工业级TiO2粉体价格较低可降低催化剂成本.     

添加剂对选择性非催化还原脱硝及NH3氧化影响的实验研究

为了认识添加剂CO、H2和CH4对选择性非催化还原(selective non-catalytic reduction,SNCR)脱硝反应以及NH3氧化反应的影响以及添加剂存在的条件下NH3和NO的相互作用,在电加热管式反应炉上进行了实验研究。实验结果表明,无添加剂时SNCR工艺中NH3还原NO的最佳反应温度为925℃,加入CO使最佳温度降低约50℃,加入CH4或者H2使最佳温度降低约100℃。在较低的温度下NH3氧化不生成NO,当反应温度升高,NH3接近被完全消耗时,开始有NO生成。3种添加剂都使NH3发生氧化反应的最低温度降低,并使生成NO的最低温度相应的降低。除了加入H2的工况外,NO能够显著地提高NH3的氧化消耗速率。     

CaCO3对NH3氧化的影响

CaCO3影响选择性非催化还原法脱硝性能。文中采用固定床反应器,结合傅里叶变换红外光谱气体分析仪测量气体组分,研究了温度（650～850℃）、NH3浓度（100×10-6～1500×10-6）和O2浓度（0-4％）对CaCO3催化NH3氧化反应的影响。研究结果表明,CaCO3对NH3氧化反应有催化作用。NH3催化氧化反应的转化率和产物NO的选择性随NH,浓度增加而下降,随温度的增加而增加。生成NO和N2的途径与NH,在CaCO3表面的覆盖度分别成一次关系和二次关系。O2组分对CaCO3作用下NH3转化的速控步影响较小,主要是促进了产物NO选择性的增加。CO2对CaCO3催化NH3氧化反应有微弱抑制作用,CO对CaCO3催化NH3氧化反应没有影响。     

O2/CO2气氛下生物质与煤混燃的NO排放特性研究

在水平管式试验炉上研究生物质与煤配比、燃烧气氛、O2浓度、温度对NO排放特性的影响规律.结果表明,在O2/CO2气氛下,随着生物质比例的增大,生物质混煤NO释放提前,NO排放完毕时间减少,NO的排放量降低;在试验所选取的O2浓度范围内,相同氧浓度时,O2/CO2气氛下生物质混煤NO的排放量小于O2/N2气氛下的排放量,其降低幅度约为10％～20％;随着O2浓度的增加,2种气氛下生物质混煤NO的排放量均升高;在试验所选取的温度范围内,随着温度的升高,生物质混煤NO的排放量增加.     

γFe2O3的选择性催化还原脱硝性能及其对NH3和NO的表面吸附行为研究

采用γFe2O3纳米粉末制备选择性催化还原(selective catalysis reduction,SCR)脱硝催化剂,通过XRD、BET对催化剂进行表征,并对此催化剂的低温SCR脱硝性能在一固定床反应器中进行考察;此外通过原位红外漫反射光谱法(diffuse reflectance infrared Fourier transform spectroscopy, DRIFTS)研究了反应物在催化剂表面的吸附活化。结果表明,实验所采用的Fe2O3为纯γ相,具有较高的热稳定性和脱硝效率。DRIFTS实验研究表明,NH3主要吸附到γFe2O3催化剂表面 L 酸位形成吸附态的 NH3,在小于270℃时有部分NH3吸附到B酸位生成NH4+;O2的存在能促进吸附到L 酸位上的 NH3发生脱氢反应生成 NH2,并能够大大促进NO在催化剂表面吸附生成硝酸盐和吸附态的NO2,从而促进低温下的SCR反应。在90~360℃的温度区间内可能遵循两种反应途径,主要反应是吸附在L酸位的NH3脱氢生成NH2,然后和气态的NO反应生成N2和H2O;在低于240℃时,可能存在另外一种反应途径,中间产物 NO2(NH4+)2与NO反应生成N2、H2O和H+。     

循环灰对NH3氧化反应影响的实验研究

循环灰对NH3氧化的催化作用对循环流化床锅炉的喷氨脱硝效果有重要影响。文中利用固定床反应器研究了石英砂、循环灰和循环灰主要成分对NH3氧化反应的影响。在实验中利用傅里叶红外光谱仪测量了NH3和O2通过反应器后产物气体中的NH3、NO和N2O的体积分数。与NH3气相反应氧化的结果对比,循环灰能够促进NH3的氧化,NH3的转化率显著提高,主要生成NO、N2O和N2。循环灰的主要成分中,铁氧化物Fe2O3和Fe3O4及CaO对NH3的氧化有较强的催化活性,并促进N2O的生成;而SiO2和Al2O3对NH3的氧化性能影响不大。NH3氧化生成产物的选择性与反应温度、循环灰的成分等因素有关。     

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%。     

流化床内燃料燃烧时N2O形成和分解的实验研究

阐述了流化床条件下Ｎ２Ｏ形成和分解机理,采用不同程度脱去挥发份的焦炭颗粒,研究脱挥发份的程度对Ｎ２Ｏ形成的影响,脱挥发份的温度越高,即脱挥发份的程度越高,焦炭形成Ｎ２Ｏ的量越少,这表明挥发份氮形成Ｎ２Ｏ量高于相应焦炭氮燃烧产生的Ｎ２Ｏ量。燃料燃烧过程中,ＮＯ形成比较均匀,而Ｎ２Ｏ比较复杂,燃料氮转变为ＮＯ的转化率随脱挥发份温度升高而增加,而Ｎ２Ｏ的转化率则有一临界脱挥发份温度点。燃料氮转变为Ｎ２Ｏ的转化率随燃烧温度升高而降低,ＮＯ则相反。氧化钙对Ｎ２Ｏ有较强的分解作用,固体物料对Ｎ２Ｏ的分解作用比对ＮＯ的快。Ｎ２Ｏ和ＮＯ的分解反应过程可用一级Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ公式来描述。     

钠盐对选择性非催化还原反应促进作用的实验研究

在一石英管反应器内研究了不同氧量下钠盐对尿素选择性非催化还原NO的影响,温度范围为800~1 150 ℃。研究表明：单独采用尿素溶液,脱硝率随着氨氮当量比(normalized stoichliometric ratio,NSR)的增大而增大,但氮剂利用率下降。氧量的增加令反应温度窗口向低温方向移动,最大脱硝率也相应略微减小。微量的钠盐添加剂对尿素溶液的脱硝反应有显著的促进作用,提高了最佳脱硝效率,并且有效拓宽了温度窗口。其促进效果随着氧量的增加而明显提高。在保证加入的钠原子浓度一致的条件下,各种钠盐添加剂对选择性非催化还原技术(selective non-catalytic reduction,SNCR)脱硝过程的促进效果较为接近。低温范围内CH3COONa效果较好,NaOH和Na2CO3总体上效果最佳。     

选择性非催化还原脱硝特性试验研究

采用锅炉燃烧模拟装置研究了氨水和尿素的选择性非催化还原(selective non-catalytic reduction,SNCR)脱硝性能,考察了工况参数对脱硝效率的影响,并研究了添加剂碳酸钠、乙醇、甘油和乙酸甲酯对SNCR脱硝特性的影响。试验结果表明氨水和尿素脱硝适宜工况参数：温度窗口927~ 1 110 ℃,最佳反应温度约1 000 ℃,停留时间约为1.2 s,氨氮比为1.5。氨氮比为1.5的典型试验条件下时,氨水和尿素的最大脱硝效率为90%左右。一定参数范围内,增加氨氮比、增加停留时间、较高的初始NO浓度都会提高SNCR脱硝效率。烟气中氧浓度增大尿素的脱硝效率明显降低,氨水的还原能力降低不明显。碳酸钠可以拓宽SNCR温度窗口,并使其向低温方相移动。有机添加剂在较低温度下激发还原反应,提高低温下氨剂还原效率,降低了最大脱硝效率。碳酸钠可以减少喷入氨剂引起的CO排放,在较低温度下有机添加剂可不同程度地增加CO排放。     

Behavior of N/sub 2/ and nitrogen oxides in nonthermal plasma chemical processing of hazardous air pollutants

Nonthermal plasma chemical behavior of N/sub 2/-O/sub 2/ mixed gases and nitrogen oxides such as N/sub 2/O, NO, and NO/sub 2/ was investigated to obtain baseline information on the generation of active oxygen species and the formation of inorganic byproducts in the nonthermal plasma chemical processing of hazardous air pollutants (HAPs) with a ferroelectric packed-bed reactor. Ozone concentrations were too low, even in air, to oxidatively decompose 300-1000 ppm of HAPs. The O/sub 2/ concentration in N/sub 2/-O/sub 2/ was the determining factor in the formation of all the nitrogen oxides. N/sub 2/O formation was enhanced with increases in O/sub 2/ concentration and in specific energy density, while a threshold value was observed at around 5% of O/sub 2/ concentration in the formation of NO and NO/sub 2/. Rate-suppressing effect by O/sub 2/, detailed byproduct analyses, and thermochemical data suggest that NO/sub x/ decomposes in its reactions with nitrogen atoms derived from N/sub 2/ dissociation, and that the unimolecular N-O cleavage predominantly occurs for N/sub 2/O. The behavior of nitrogen oxides and their precursors was not affected by hydrogen atoms evolved from hydrogen-rich HAPs such as ethylene and benzene. Halogenated HAPs enhanced NO/sub x/ formation and NO/sub 2/ selectivity. Different additive effects of chlorinated and brominated HAPs were observed in the formation of NO/sub x/ and N/sub 2/O, indicating the involvement of different active oxygen species.     

焦炭的非均相反应对循环流化床煤燃烧中N2O生成与分解的影响

在一台小型循环流化床实验台上研究了焦炭的非均相反应对Ｎ２Ｏ生成与分解的影响。实验发现，用同一煤种在不同方式下制取的焦炭燃烧后的Ｎ２Ｏ生成量也有较大的区别；无氧和有氧两种不同的条件下ＮＯ在焦炭表面以两种不同的反应机理转化为Ｎ２Ｏ。     

高效液相吸收剂同时脱硫脱硝的实验研究

采用乙二胺合钴溶液作为吸收液,在双驱动搅拌反应器内,对模拟烟气进行湿法烟气同时脱硫脱硝的实验研究。主要考察在SO2存在的条件下,SO2的浓度、温度、NO的浓度、O2的浓度和pH值等因素对NO吸收速率的影响。研究表明：气相中SO2的存在不利于NO的吸收;NO的吸收速率随乙二胺合钴浓度的增加而增大;气相中氧的存在有利于提高NO的吸收速率;NO吸收的最佳温度是50 ℃;溶液的pH值是影响NO吸收的主要因素,最佳pH值为12.9,对于高浓度的乙二胺合钴溶液,溶液的pH值对NO吸收速率的影响显著。     

气体成分对介质阻挡放电脱除NO影响试验研究

为实现电厂排放达标,通过研究用柱筒型介质阻挡反应器对烟气成分对NO脱除率的影响,主要分析了烟气温度、氧气,二氧化硫和水蒸气含量对脱除率的影响。结果表明:烟气温度对脱除率影响不大。O2的加入使得脱除率降低,氧量越多,脱除率越低。同时NO2的生成量随着含氧量增加而增大。SO2抑制NO的脱除,SO2体积分数越大,脱除率越低。加入水蒸气后,脱除率有明显下降,且水量越高,脱除率越低。水蒸气也会促进NO2的生成。     

煤在O_2/CO_2及O_2/N_2气氛下燃烧NO析出规律的实验研究

以阳泉无烟煤(YQ)、聊城贫煤(LC)和里彦烟煤(LY)为研究对象,在卧式管状炉上重点考察了O2/N2和O2/CO2气氛下,三种煤粉燃烧过程中NO的析出规律。实验结果表明O2/CO2气氛能够减小NO的析出速率,并且降低NO的转化率。相比较O2/N2气氛,NO析出曲线平坦,峰值小,持续时间长,在1 173 K的温度条件下,YQ、LC和LY的NO转化率分别为31.45%、20.58%、17.73%,比相应的O2/N2气氛下降低了20.48%、12.42%和24.78%。在1 173 K范围内,提高温度对O2/N2和O2/CO2气氛下的NO转化有均有促进作用,超过此温度则转化率变化不明显。CaCO3的加入促进了NO的析出,并且YQ、LC在Ca/S小于2,LY在Ca/S小于3时,随着CaCO3量的增加NO转化率提高较为明显,进一步提高Ca/S,则固硫剂的作用有所削弱。相对于O2/N2气氛,O2/CO2气氛下的加钙脱硫可以抑制NO的生成,相同条件下的NO转化率可降低25%左右。     

空气局部放电衍生物气体生成规律的研究

分解气体分析法通过检测故障产生的气体组分诊断设备故障,是检测电力设备故障的重要方法,在一些应用场合具有不可替代的作用。然而目前该方法只在绝缘油、SF6等绝缘介质的场合有应用,对于空气这一最重要的绝缘介质少有应用。本文搭建空气局部放电过程模拟实验平台及气体产物检测系统,研究放电衍生物气体生成规律。分别采用两种检测方式对气体产物进行检测,结果显示O_3、NO、NO_2为空气放电的主要产物;在放电强度较低时,空气放电主要分解产物为O_3,放电强度进一步增大可以检测到氮氧化物NO和NO_2的产生,且臭氧O_3浓度远大于氮氧化物气体浓度;对于封闭空间,随着放电时间增长分解产物浓度增加,但趋向饱和,且随着施加电压增大,气体产物浓度增加;而在相同放电电压下,空气相对湿度变化对气体产物含量有明显影响,O_3、NO_2的浓度在相对湿度为18%时高于相对湿度为25%和44%时的值;而NO的浓度在相对湿度为44%时高于相对湿度为18%和25%时的值,同时差异较小。