焦炭氮释放和NOx生成与还原特性的实验研究

在沉降炉上开展低挥发分贫煤焦炭燃烧实验,研究了反应温度(1 100～1 300℃)、氧气体积分数(0～15%)和初始NO体积分数(0～500 mL/m³)对焦炭氮释放和NO_x生成与还原特性的影响。结果表明：在1 300℃无氧条件下,焦炭和NO发生异相还原反应,随着初始NO体积分数由0增加至500 mL/m³,NO_x还原率由0增加至93.4%。在焦炭燃烧条件下,焦炭氮释放并氧化生成NO_x,此时增加初始NO体积分数抑制焦炭氮向NO_x转化。随着反应温度升高、氧气体积分数降低或初始NO体积分数增加,焦炭氮向NO_x的表观转化率均有所降低。当反应温度为1 300℃、氧气体积分数为5%时,随着初始NO体积分数由0增加至500 mL/m³,焦炭对NO_x的还原作用逐渐增强,NO_x表观转化率由7.9%逐渐降低至-24.2%。     

基于氨法的烧结烟气脱硫脱硝技术研究与探讨

氨水溶液能有效去除废气中的SO₂,但对NO_x的去除受到一定的限制。本文研究了添加不同氧化剂的氨水对填料塔中SO₂和NO_x同时吸收的情况。结果表明,环保型氧化剂H2O2在能保证SO₂的高脱除率情况下,也能较好地提升氨水对NO_x的脱除率。同时,从填料塔的液气比、反应温度、溶液pH值等角度对氨水脱硫脱硝条件进行了优化,并找出了最优实验条件。最后,探讨了在氨法脱硫的基础上引入等离子体预氧化实现脱硫脱硝一体化的技术可行性。     

市政污泥流化床掺烧生物质的NO与SO2排放特性研究

为了探究市政污泥燃烧过程中的气态污染物排放特性,在30 kW鼓泡流化床实验台上进行了市政污泥的燃烧实验,研究燃烧温度、二次风率、秸秆掺混比等参数对气态污染物排放特性的影响。结果表明：燃烧温度的升高会显著提高NO与SO₂的排放;提高二次风率使NO排放浓度减少,SO₂排放浓度增加;由于生物质中较低的N、S含量以及生物质与污泥燃烧的协同作用,污泥掺烧生物质能够有效地减少NO与SO₂的排放;秸秆占比由0提升至40%,NO由289 mg/m³下降至140 mg/m³,而SO₂排放浓度也从3 949 mg/m³下降至1 725 mg/m³;污泥掺烧秸秆时,NO与SO₂的整体排放特性与污泥单独焚烧相似,掺烧秸秆能够加快整体的燃烧速率,并加强燃烧气氛的氧化性,进而影响气态污染物的排放。     

初始条件对H2-空气湍流扩散燃烧及NO生成的影响

将考虑有限速率反应的涡耗散概念(EDC)模型与13组分34步H₂-N₂反应机理耦合,研究了不同初始条件对H₂-空气湍流扩散燃烧过程的影响。结果表明：空气初始温度和燃料初始温度升高均能使火焰中心轴线上的峰值温度升高和NO质量分数增大;随着空气入口速度的增大,火焰峰值温度上升,NO质量分数增大;随着燃料入口速度的增大,火焰峰值温度下降,NO质量分数减小;不同初始条件下,NO生成以基元反应R22、R31和R32为主,而NO消耗以基元反应R20、R29和R30为主。     

气化细渣和煤掺烧氮氧化物和二氧化硫排放特性研究

气化细渣热值低、水分高，难以独立稳定燃烧，因此通常将其和热值较高的燃料进行掺混实现燃烧利用。为研究气化细渣和煤掺烧过程中NO_x和SO₂的排放特性，利用管式炉燃烧污染物测试系统，在空气气氛下，使用不同比例的气化细渣和烟煤进行掺烧实验，对燃烧污染物的释放量进行实时监测，并计算燃烧污染物的释放总量。通过实验发现：温度是影响NO_x、SO₂排放量的重要因素，在高温工况下，NO、SO₂的释放量显著提高，NO₂、N₂O的释放量显著降低。燃料中挥发分的含量与NO₂、N₂O的释放量有着密切关系，煤中挥发分含量较高，NO₂、N₂O的释放量也相对较高。整体NO₂、N₂O的释放量远小于NO的释放量，NO_x排放以NO为主。随气化细渣掺烧比例增大，NO、SO₂释放量降低。因此，通过与煤掺烧...     

O2/CO2气氛下煤燃烧NOx排放特性的实验研究

利用管式电阻炉在O₂/CO₂气氛和O₂/N₂气氛下对煤粉燃烧过程中NO_x排放特性进行实验,研究在不同停留时间、炉内燃料/氧化学当量比、温度、氧浓度等因素对燃煤过程中NO_x放特性的影响,并对这两种燃烧方式下NO_x的排放特性进行对比。结果表明:在O₂/CO₂气氛下NO_x的生成量要远远低于O₂/N₂气氛下NO_x的生成量。随着停留时间的延长,NO_x沿程释放特性是先增大后减少。随着燃料/氧化学当量比的增加,NO_x排放浓度也呈现出先增加后降低的趋势。随着炉内温度的增加,2种气氛下NO_x的排放浓度均增加。随着氧浓度的提高,NO_x排放浓度增大。     

循环流化床锅炉原位脱硝技术工业应用试验

通过向循环流化床锅炉加入脱硝催化剂,利用炉膛内部存在的还原性气氛,在炉膛内部将烟气中的NO催化还原成N₂,实现炉内原位脱硝。工业应用试验结果表明：通过向某循环流化床锅炉炉膛投加CFB-DeNO_x脱硝催化剂,可有效降低炉膛内烟气中NO_x浓度。当锅炉内脱硝催化剂藏量占锅炉床料总量的5%(质量分数)时,锅炉中NO_x浓度降低55.0%～70.2%,可减少后部SNCR脱硝单元负荷85%,减少臭氧催化氧化脱硝单元负荷30%。投加脱硝催化剂后,飞灰中含碳量有所降低,表明脱硝剂对锅炉热效率无负面影响,且有利于提高燃料燃烧效率。加入脱硝催化剂后,锅炉运行正常;SO₂含量、石灰石用量随燃煤硫含量在正常范围内变化,烟囱出口SO₂含量低于5mg/m³;表明脱催化剂对锅炉运行和SO₂排放没有负面影响。     

煤粉/生物质稳态燃烧时污染物释放规律研究

为能实现通过实验台进行更为接近实际生产中的污染物监测实验,利用自制污染物监测实验系统进行了煤粉/生物质混燃实验,探讨了掺混比、煤种、生物质种类以及温度等因素对煤粉/生物质稳态燃烧时NO及SO₂浓度的影响规律。研究表明:玉米芯掺混比越大,NO及SO₂浓度越低;掺混玉米芯对不同煤种的NO及SO₂释放均有降低作用,但影响效果不尽相同;生物质种类对燃料的NO释放影响显著,生物质含氮量过高反而能增加燃料的NO释放。但生物质种类对SO₂释放的影响不明显,均起到显著的降低作用;在本实验温度区间,温度升高总是有助于加快NO及SO₂释放速度,温度越高,NO及SO₂浓度曲线的平稳区域数值越大。     

富氧燃烧方式下NO对SO3生成的影响研究

为了探究NO对SO₃生成的影响机理,在富氧燃烧条件下进行均相和异相实验,利用Chemkin-PRO软件平台进行敏感性仿真分析。结果表明：均相和异相实验中,NO均对SO₃的生成起促进作用;均相实验中,随着NO体积分数的升高,SO₃体积分数升高,且其升高速率逐渐放缓;反应敏感性分析结果表明,NO通过增加O自由基、消耗HO₂和H自由基促进了SO₃的生成;异相反应中,SO₃体积分数随NO体积分数的升高先升高后下降,过高的NO体积分数会对SO₃的生成表现出抑制作用,这可能是由NO氧化与SO₂氧化竞争O自由基导致的,也可能是高NO体积分数下,煤粉燃尽率降低,煤粉中S元素释放不完全所致。     

高温还原性气氛条件氨还原NOx机理研究

在一维管式炉上进行高温下NH₃还原NO_x特性实验研究，并基于化学反应动力学模型对实验工况进行模拟计算，分析在近零氧工况下NH₃/NO_x反应过程中关键基元反应及主要活性基团变化规律，探究高温下氨还原NO_x反应机理。结果表明：在无氧或者氧气体积分数为0.1%工况时，反应温度窗口明显向高温偏移，NH₃/NO_x还原反应进行的拐点温度为1 100℃,反应过程中关键的基元反应为NH₂/NO_x还原反应，温度对这组基元反应的一阶敏感性系数决定了最佳反应温度窗口；OH与NH₂自由基是反应中重要的活性基团，其浓度的积累也影响反应温度窗口，无氧工况下最佳反应温度窗口为1 300～1 400℃;无氧工况下NH₂自由基主要由3条反应路径还原NO_x,NH与NNH自由基是最重要的中间产物，而HNO的存在会造成NO_x质量浓度增加。     

温度与氧气浓度对NH3还原NO特性耦合影响研究

为揭示烟气温度和氧浓度对NH₃还原NO过程的影响，通过对3种典型氮氧化物机理模型的对比与验证，选取Glarborg1998机理模型对不同温度(800～1 600℃)及O₂浓度下NH₃还原NO反应进行化学反应动力学研究.结果发现：在一定O₂浓度条件下，NH₃还原NO过程仅在一定温度窗口内才能获得较高的脱硝效率，这主要是由于H能与O₂反应生成O、OH以促进NH₃分解生成NH₂，保证NH₂还原NO；温度过高会促进NH₂氧化，导致脱硝效率降低.高温条件下O₂浓度降低时，虽然抑制了OH基团的形成，但H与CO₂、H₂O反应生成OH的反应速率明显增大，促进了NH₂的生成及其对NO的还原；同时，O₂浓度降低也抑制了NH₂氧化生成NO的反应，使得高温还原性气...     

基于化学爆炸模式分析方法的二甲醚对冲扩散火焰中NOx排放机理研究

研究了化学爆炸模式分析(CEMA)方法在NO_x排放机理中的应用及可行性,揭示了主导NO_x排放路径的作用机理,并确定了NO_x排放的关键反应动力学因素。结果表明：CEMA方法可以准确表征NO_x排放路径;在化学当量等值面,基元反应R309(N+NO=N₂+O)和R371(CH+N₂=HCN+N)分别在低、高全局拉伸率下对NO_x的排放影响最显著,减小其反应速率能极大地控制NO_x的排放量。     

高温条件下氨还原剂脱硝特性试验研究

针对NH₃在高温区的脱硝特性进行研究，采用配气的方法在一维管式炉上进行实验，研究不同O₂浓度、反应温度、氨氮摩尔比等关键因素对高温区氨还原NO_x特性的影响．结果表明：氧浓度的升高使NH₃/NO的最佳反应温度下降，脱硝效率出现下降趋势；近零氧工况下NH₃还原NO_x最佳反应温度窗口向高温偏移，反应温度为1 300℃时还原效率最高；随着氨氮摩尔比的增加，NO_x的还原效率随之增加，最佳氨氮摩尔比为1.5，无氧工况下脱硝效率可达95%以上，为进一步优化脱硝技术提供参考．     

生物柴油臭氧氧化裂解的传质-反应动力学

提出以生物柴油为原料臭氧氧化裂解制备壬二酸单甲酯的新工艺。在双搅拌釜中,从乙酸、丙酸、己酸、壬酸4种溶剂中筛选出乙酸作为反应溶剂;进一步研究该工艺两步气液反应的传质-反应动力学。结果表明:两步气液反应的传质-反应动力学区域均为快速拟一级反应区域;在T=305 K下,第1步臭氧化反应的二级反应速率常数k₂=1.39×10⁴m³/(kmol·s),增强因子E与液相双键浓度C_BL的关系为E=427.16C_BL^1/2,R²=0.98;在T=363 K下,第2步臭氧氧化物氧化裂解反应的二级反应速率常数k₂=3.87×10⁴m³/(kmol·s),增强因子E与液相臭氧化物浓度C_BL的关系为E=359.44C_BL^1/2,R₂=0.99。     

两级浓淡燃烧室内氨-氢-空气预混旋流燃烧过程的NOx排放特性

为了掌握燃气轮机两级浓淡燃烧室内氨-氢-空气预混旋流火焰的NO_x排放特性和影响NO_x生成的动力学机制,对氨-氢-空气预混旋流燃烧过程进行了三维反应流数值模拟并开展了燃烧反应动力学特性研究．结果表明：在掺氢比为35%、压力为0.5 MPa且当量比为1.20的绝热燃烧工况下,NO_x排放可降至54×10^-6(15%O₂).H+O₂(+M)=HO₂(+M)是燃烧压力影响氨-氢燃料燃烧过程中NO_x排放的关键反应．燃烧压力的升高会促进NO与HO₂反应并转化为NO₂．对于氨-氢混合燃料而言,过高的掺氢比(60%～80%)会导致NO_x排放显著升高,而根据壁面热损失程度的不同,适当的掺氢比(35%～55%)则有利于实现较低的NO_x排放(54×10^-6～86×10^-6 (15%O₂...     

撬装式注汽锅炉烟气脱硫脱硝装置的开发

为减少移动式注气锅炉烟气中二氧化硫及氮氧化物的排放,以11.5 t/h燃油注气锅炉为研究对象,通过撬装式脱硫脱硝装置的开发及现场试验,对注气锅炉烟气SO₂和NO_x的排放及现场环境因素等问题进行了研究。研究表明,采用氢氧化钠和双氧水作为吸收剂的脱硫脱硝装置能明显降低烟气中的SO₂和NO_x的浓度,其中SO₂脱除效率高于95%,NO_x脱除效率在65%以上;通过余热利用可有效降低系统的运行费用。撬装模式的开发,可有效解决设备移动性差、占地面积大、浆液补给困难等影响注气锅炉运行的问题。     

过渡金属掺杂对MnOx-CeO2低温SCR性能的影响

通过水解驱动氧化还原法合成了掺杂过渡金属的2Mn-Ce-M(M为Fe,Cu,Ni,Cr)催化剂,考察了过渡金属掺杂对低温SCR脱硝性能的影响．其中2Mn-Ce-0.2Cr催化剂比表面积较大,氧化还原能力适中,具有丰富的酸性位点和氧空位、最高的化学吸附氧含量及酸位强度,有利于低温下NH₃-SCR反应的顺利进行．2Mn-Ce-0.2Cr催化剂的低温NH₃-SCR活性最好,能在100～225℃的宽温度区间内保持80%以上的NO_x转化率,在125℃时NO_x转化率更是达到99.1%,为中低温催化还原烟气中的NO_x提供了新思路．此外,2Mn-Ce-0.2Cr还具有良好的抗硫抗水能力,在150℃下,加入40×10^-6的SO₂反应5 h,其催化活性稳定在98%;在3%的水蒸气下,其效率保持在95%以上．     

350 MW循环流化床锅炉不同负荷下运行特性及污染物排放试验研究

为满足电网深度调峰及超低排放的需求，超临界循环流化床锅炉不同负荷运行性能及污染物排放特性研究具有重要意义。针对某350MW超临界CFB锅炉，现场测试100%BRL、75%BRL及50%BRL负荷下机组排烟温度及烟气成分，获得锅炉不同负荷下运行性能并进行能效分析；通过调整炉内脱硫剂投入量，分析机组运行参数对SO₂及NO_x等污染物排放的影响。研究结果表明：随锅炉负荷降低，CFB锅炉效率不断下降，100%BRL负荷时，各项热损失中排烟热损失占比最大，其次是灰渣未燃碳造成的热损失；75%BRL及50%BRL负荷下，各项热损失中灰渣未燃碳造成的热损失占比最大。炉内脱硫剂的投入可显著降低SO₂排放，同时可影响炉内NO_x生成。随炉内脱硫剂投入量增加，SO₂排放浓度快速降低。石灰石给料机频率由5.6 Hz升高至13.5 Hz,吸收塔进口SO₂浓度由360.4 mg/m³降至6.9 mg/m³,同时，炉内脱硫剂的投入可促进HCN及...     

乙二酸抑制亚硫酸铵氧化的本征反应动力学

利用典型的间歇反应装置,通过改变反应溶液的初始pH值、亚硫酸铵物质的量浓度、乙二酸物质的量浓度以及反应温度,对乙二酸存在条件下亚硫酸铵氧化的本征反应动力学进行了研究.结果表明：随着乙二酸物质的量浓度增加,亚硫酸铵的氧化速率降低;随亚硫酸铵物质的量浓度增加,氧化速率升高;氧化速率对乙二酸与亚硫酸铵的反应级数分别为-0.4和1.1级;在一定温度范围内,亚硫酸铵的氧化速率随温度升高而升高,但反应温度应控制在60°C以下;氧化反应的表观活化能为30.318 kJ·mol-1.     

碱性吸收剂半干法脱除燃煤机组SO3的应用研究

碱性吸收剂喷射法可有效脱除烟气中的SO₃,解决空气预热器堵塞问题。为研究碱性吸收剂脱除烟气SO₃工程应用中的影响因素,在某330 MW燃煤机组上开展碱性吸收剂半干法脱除SO₃中试试验,采用Na₂CO₃溶液作为碱性吸收剂,使用异丙醇吸收法捕集烟气SO₃并用离子色谱法分析。试验发现：反应物摩尔比的提高有利于SO₃脱除效率的提升,当反应物摩尔比超过4,脱除率的升高趋势逐渐减缓;喷枪投运数的增加有利于提高脱除效率;吸收剂浓度的降低有利于脱除效率提升;初始SO₃浓度与脱除效率呈正相关。实际应用中应综合考虑运行成本和脱除效果,合理设计SO₃脱除系统及投运方式。