基于CFD模拟的臭氧低温氧化烧结烟气中NO过程分析

以256 m²烧结机O₃氧化烧结烟气中NO过程为研究对象,采用CFD数值模拟方法考察了含O₃喷射气体与烧结烟气流动及NO低温氧化特性。通过与76步复杂反应机理的对比验证了11步简化机理的适用性,分析了反应温度、O₃/NO摩尔比以及O₃分布特性对NO氧化效率和不同价态NO _x 转化率的影响规律。通过对简单结构反应器的模拟结果表明：NO₃稳定性较差,烟道内主要氧化产物为NO₂与N₂O₅;随反应温度升高,NO氧化效率基本保持不变,NO₂转化率提高且提升速率逐渐增大而N₂O₅呈相反规律;随O₃/NO摩尔比增大,NO氧化效率提高但提升速率逐渐减小,NO₂转化率先增大后在摩尔比高于1.25时开始减小,而各工况均产生N₂O₅且生成量逐渐增大,其原因为射流核心区可提供高O₃/NO摩尔比条件;通过优化O₃分布器结构改善O₃与烟气接触与混合条件,O₃与NO摩尔比为1.0、停留时间为0.87 s时NO氧化率可提高约12.8%,摩尔比为2.0、停留时间为1.73 s时N₂O₅转化率可提高约15.6%。     

富氧条件下氢气选择催化还原汽车尾气氮氧化物的研究进展

汽车尾气中的氮氧化物（NO _x ）是大气主要污染物之一,严重危害了环境和人类健康。选择催化还原（SCR）消除技术是一种在富氧条件下能够高选择性消除NO _x 的技术。氢气选择催化还原氮氧化物（H₂-SCR）由于其低温高活性的优势备受关注。目前H₂-SCR研究中以Pt和Pd作活性组分催化剂使用较多,其中Pt基催化剂的研究最为广泛,本文介绍了催化剂载体类型、载体性质（如酸碱性、比表面积、孔道结构）、助剂和预处理方式等对催化活性的影响及影响机制,综述了反应条件参数（如反应气中O₂和NO₂浓度,杂质气体H₂O和SO₂）对催化剂催化活性的影响,认为反应气组分的影响在于各组分在催化剂上的竞争吸附以及对催化剂活性位的影响,最后展望了面向实际应用H₂-SCR技术未来的研究方向。     

民用解耦燃煤炉中的NO x 和CO同时减排

典型民用解耦燃煤炉具有底部连通的两个分别被称为热解室和燃烧室的并列炉膛，煤炭从热解室上部加入，空气通过热解室底部的倾斜炉排引入。结合煤炭燃烧过程中的氮转移路线与解耦炉中的气体循环流动特征，定性分析了民用解耦燃煤炉中的NO _x 和CO同时减排机理，并在此基础上对配风和煤种等因素对NO和CO排放的影响进行了定量实验研究。结果表明，民用解耦燃煤炉特有的结构特征和通风方式有利于NO _x 和CO的同时减排，解耦炉具与洁净型煤匹配可显著降低综合污染物排放。     

低温等离子体用于柴油机尾气脱硝的实验

柴油机作为卡车、重型机械以及船舶的主动力装置仍被广泛采用,其尾气中氮氧化物的脱除技术也是目前的研究热点。本文搭建了模拟柴油机尾气的配气系统,采用介质阻挡放电产生低温等离子体（non-thermal plasma,NTP）的方法对模拟柴油机尾气进行了脱硝的实验研究。实验结果表明：针对本系统,电源效率和能量密度随着输入电压的增大而升高,当输入电压高于60V时,电源效率在90%以上;在O₂/N₂条件下,随着O₂浓度以及能量密度的增加,NO生成量逐渐增加,NO₂生成量先增加后降低最终趋于稳定;在NO/N₂条件下,低温等离子体对NO的脱除率接近100%;在NO/O₂/N₂条件下,随着NO浓度的增加,临界O₂浓度升高,O₂体积分数为1%时脱硝效率在90%以上,O₂体积分数高于14%时低温等离子体的脱硝率为负值,且随着能量密度的增加,生成的NO _x 浓度也更高,O₂浓度对低温等离子体的脱硝性能起决定性作用;在低能量密度时,加入NH₃会提高脱硝性能,高能量密度时NH₃会略微降低NTP的脱硝性能,当加入H₂O模拟真实柴油机尾气成分且喷氨时,获得的脱硝率最高为40.6%。     

Ir基催化剂用于CO选择性催化还原NO的研究进展

针对具有烟温低、氧含量高和CO浓度大等特征的固定源烟气（钢铁烧结/球团烟气和焦化烟气等）脱硝领域,CO选择性催化还原NO _x （CO-SCR）技术具有良好的发展前景。Ir基贵金属催化剂因其在CO-SCR反应体系中表现出了良好的抗氧能力和较高的催化活性成为催化脱硝领域研究的热点之一。本文重点总结了单一载体、复合载体与复合活性组分三类Ir基催化剂在CO-SCR脱除NO _x 中的催化性能,同时从制备条件和反应条件两大方面归纳了其对Ir基催化剂的CO-SCR脱硝性能的影响,简要阐述了Ir基催化剂表面反应机理,并对未来研究工作进行了展望,指出采用多种手段对催化剂进行改性,并通过降低Ir负载量、反应温度窗口以及提升其催化活性等方式来降低成本,为实现Ir基催化剂CO-SCR工业化应用提供借鉴。     

重型柴油机主要含氮化合物的排放特性

采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)技术,研究了加装选择性催化还原SCR装置的重型柴油机主要含氮化合物排放,重点探索了不同工况下主要含氮化合物NO、NO₂和N₂O的排放特性。结果表明:未加装SCR的原机,随负荷的增加,柴油机NO排放持续上升,NO₂排放先升后降,N₂O排放很少。加装SCR后该柴油机NO与NO₂排放均明显下降,标定转速下NO₂排放降幅较大,主要是其NO₂/NO值稍高导致快速SCR反应较多的原因。由于存在SCR副反应,与原机相比,柴油机N₂O排放比原机平均增加2倍以上,最大转矩转速下N₂O排放升幅更高。N₂O排放随负荷的增加而上升,主要是排温升高导致NH₃氧化生成N₂O反应速率增加的原因。加装SCR后,该机排气中的NO/NO_x值要明显低于原机状态,而外特性的NO₂/NO_x值和N₂O/NO_x值高达12.8%和20.7%,均远高于原机的3.0%和0.5%。     

330MW锅炉配风方式对NOx排放浓度和锅炉经济性的影响分析

针对某电厂330MW锅炉进行了配风方式及总风量的研究,分析了配风方式及总风量的变化对NO_x排放浓度和锅炉经济性的影响。结果表明：在机组负荷一定的条件下,改变配风方式,当机组负荷为250MW时,工况T2与工况T1的锅炉效率相差不多,NO_x排放浓度下降了40mg/m³;当机组负荷为300MW时,工况T4比工况T3的锅炉效率高了0.28%,NO_x排放浓度下降了20mg/m³。在机组负荷及其他运行参数基本不变的条件下,改变总风量,当机组负荷为300MW时,工况T6比工况T5的锅炉效率高了0.19%,NO_x排放浓度下降了40mg/m³;当机组负荷为250MW时,工况T9比工况T7的锅炉效率高了0.16%,NO_x排放浓度升高了40mg/m³。当机组负荷为190MW时,工况T12比工况T10的锅炉效率高了0.24%,NO_x排放浓度下降了60mg/m³。     

UV/H2O2氧化联合Ca(OH)2吸收同时脱硫脱硝

在小型紫外光-鼓泡床反应器中,对UV/H₂O₂氧化联合Ca(OH)₂吸收同时脱除燃煤烟气中NO与SO₂的主要影响因素[H₂O₂浓度、紫外光辐射强度、Ca(OH)₂浓度、NO浓度、溶液温度、烟气流量以及SO₂浓度]进行了考察。采用烟气分析仪和离子色谱仪分别对尾气中的NO₂和液相阴离子作了检测分析。结果显示:在本文所有实验条件下,SO₂均能实现完全脱除。随着H₂O₂浓度、紫外光辐射强度和Ca(OH)₂浓度的增加,NO的脱除效率均呈现先大幅度增加后轻微变化的趋势。NO脱除效率随烟气流量和NO浓度的增加均有大幅度下降。随着溶液温度和SO₂浓度的增加,NO脱除效率仅有微小的下降。离子色谱分析表明,反应产物主要是SO₄^2-和NO₃^-,同时有少量的NO₂^-产生。尾气中未能检测到有害气体NO₂。     

燃煤电厂烟气中SO3浓度迁移规律试验研究

为研究燃煤电厂烟气中SO₃浓度迁移规律,以西南某660MW机组为例,在不同工况下、不同采样位置处对烟气中SO₃浓度进行测量,试验结果表明：燃煤电厂烟气中SO₃的整个迁移规律是先升后降的过程。在工况1条件下,SO₃生成率为57.6%,SO₃总脱除率为82.4%。在工况2条件下,SO₃生成率为52.2%,SO₃总脱除率为80.4%。该机组在超低排放改造后,其环境保护设施能够高效协同脱除烟气中S O3。在燃用高硫煤工况下,出现了总排口烟气中SO₃浓度(36mg/m³)高于SO2浓度(27mg/m³)的现象,容易形成蓝色烟羽。建议针对我国燃用高硫煤电厂进一步开展高效协同脱除SO₃技术研究。     

城市污泥流化床燃烧过程中气态污染物排放特性

在6kW_th鼓泡流化床实验台上进行了城市污泥的燃烧实验,研究了烟气再循环气氛和空气气氛下燃烧温度、过量氧气系数、二次风比率对气态污染物排放特性的影响。研究结果表明：燃烧温度升高,NO排放浓度明显升高,SO₂排放浓度亦呈上升趋势;过量氧气系数提高,NO排放浓度呈显著上升趋势,SO₂排放浓度则呈下降趋势;增大二次风比率,NO排放浓度呈现先降低后升高的趋势,但总体减排效果并不明显,SO₂排放浓度出现少量增长;烟气再循环工况下,NO排放浓度随燃烧温度和过量氧气系数变化的趋势与空气气氛燃烧时一致;烟气再循环率从0增加至1,NO排放浓度明显下降;烟气再循环率达到较高值后,NO排放浓度随之提高而降低的趋势减弱;烟气再循环率逐渐升高过程的前期,烟气中CO浓度出现显著升高;再循环率超过0.3后,CO浓度在一定范围内波动,不再升高。     

不同DO下SBBR亚硝酸型同步脱氮及N2O释放特性

在(20±2.0)℃ 条件下,以实际生活污水为处理对象,以碳纤维为填料（填充率35%）,利用序批式生物膜（sequencing batch biofilm reactor,SBBR）反应器,通过限氧曝气,成功实现了亚硝酸型同步生物脱氮（simultaneous nitrification and denitrification,SND）过程。荧光原位杂交技术（fluorescence in-situ hybridization,FISH）半定量表明,氨氧化菌（ammonia oxidizing bacteria, AOB）是硝化系统中的优势菌种。微生物将外碳源以聚β–羟基烷酸酯(poly-β-hydroxyalkanoate,PHA)的形式储存在体内,作为后续反硝化过程所需内碳源。DO=0.5 mg/L,SBBR系统NH₄ ⁺-N和TN去除率分别为95%以上和80.4%,SND效率达77.9%。出水NO _x ^--N小于10 mg/L,且以NO₂ ^--N为主。DO=2.0、1.2和0.5 mg/L时,系统N₂O释放量分别为1.38、2.39和1.65 mg/L。AOB的好氧反硝化过程和低氧条件下以PHA作为内碳源的NO _x ^--N反硝化过程,都会导致N₂O释放。低DO水平是实现亚硝酸型同步脱氮过程和降低N₂O释放的关键因素。低DO促进了AOB的竞争优势,形成了良好的缺氧微环境,降低了COD降解速率,为反硝化过程提供外碳源作为电子供体,从而降低了N₂O释放量。     

Fe2O3对甘氨酸热解特性及氮转化的影响

选用污泥中典型氨基酸-甘氨酸（Gly）为研究对象,利用差式热值分析-质谱联用技术（DSC-MS）和固定床实验研究了Fe₂O₃对甘氨酸热解特性、NO _x 前驱物生成规律以及氮转化特性的影响。结果表明：热解特性实验中,由于Fe₂O₃将Gly的第一热失重阶段一分为二,导致其热解过程由2个阶段增至3个;Fe₂O₃使Gly热解起始温度及气体析出温度降低50℃,并通过促进半焦的二次裂解反应使Gly失重率增加23%。与Fe₂O₃对Gly热解过程的影响一致,Fe₂O₃将含N气体析出过程同样分成3个独立的阶段。固定床实验中,在Fe₂O₃/N=0.5时,Fe₂O₃最大程度地抑制了NO _x 前驱物（NH₃和HCN）析出,使其减少30%。由于Fe₂O₃促进肽脱水缩合、环化和芳香化反应,使得更多P-N、N-5和N-6固定在半焦中,半焦氮残留率增加5%。     

Formation of nitrogen oxides from fuel-N through HCN and NH3: a model-compound study

The conversion of fuel-nitrogen to HCN and NH₃ and to nitrogen oxides was studied with nitrogen-containing model compounds, chosen to represent the main nitrogen and oxygen functionalities in fossil fuels. Two kinds of experiments were performed in an entrained-flow reactor at 800 °C. The conversion of model-compound-N to HCN and NH₃ was determined under inert conditions, and the formation of NO, N₂O and NO₂ was determined under oxidizing conditions. In inert atmosphere, oxygen-containing functional groups had an important effect on the ratio of HCN to NH₃. In particular, OH groups bound directly in the ring structure increased the conversion of nitrogen to NH₃. In oxidizing atmosphere, the conversions of model-compound-N to N₂O were high, but the substituent groups had no well-defined effect on the ratio of N₂O to NO. The formation of NO₂ was insignificant.     

Alumina- and titania-based monolithic catalysts for low temperature selective catalytic reduction of nitrogen oxides

The selective catalytic reduction of NO+NO₂ (NO_x) at low temperature (180–230°C) with ammonia has been investigated with copper-nickel and vanadium oxides supported on titania and alumina monoliths. The influence of the operating temperature, as well as NH₃/NO_x and NO/NO₂ inlet ratios has been studied. High NO_x conversions were obtained at operating conditions similar to those used in industrial scale units with all the catalysts. Reaction temperature, ammonia and nitrogen dioxide inlet concentration increased the N₂O formation with the copper-nickel catalysts, while no increase was observed with the vanadium catalysts. The vanadium-titania catalyst exhibited the highest DeNO_x activity, with no detectable ammonia slip and a low N₂O formation when NH₃/NO_x inlet ratio was kept below 0.8. TPR results of this catalyst with NO/NH₃/O₂, NO₂/NH₃/O₂ and NO/NO₂/NH₃/O₂ feed mixtures indicated that the presence of NO₂ as the only nitrogen oxide increases the quantity of adsorbed species, which seem to be responsible for N₂O formation. When NO was also present, N₂O formation was not observed.