柴油机尿素选择性催化还原系统虚拟标定及NOx转化率优化方法研究

基于尿素选择性催化还原系统物理模型与尿素喷射量控制模型联合仿真的虚拟标定方法,获得了目标NO_x转化率脉谱;采用多目标遗传算法对尿素选择性催化还原系统进行优化,得到最优尿素喷射量目标值,同时优化了NO_x转化率和NH₃泄漏值。分析了原排参数及优化结果对NO_x转化率的影响。仿真结果表明,采用优化后的尿素喷射量可实现较高的NO_x转化率,在排温200～300℃的条件下NO_x转化率平均提高35%左右,同时满足国六排放法规对NH₃泄漏限值的要求。     

Cu源对Cu-SSZ-13催化剂脱除NOx性能的影响

通过离子交换法制备了不同Cu源（硝酸铜、硫酸铜和乙酸铜）的Cu-SSZ-13催化剂,并利用X射线衍射（XRD）、比表面积（BET）、X射线光电子能谱（XPS）、H₂程序升温还原（H₂-TPR）和NH₃程序升温脱附（NH₃-TPD）等表征手段结合固定床反应器研究了Cu源对催化剂选择性催化还原（SCR）活性的影响．结果表明：采用离子交换法制备的Cu-SSZ-13催化剂具有良好的SCR催化活性和N₂选择性,其中利用有机铜源（乙酸铜）制备的CuSSZ-13催化剂具有较好的低温催化活性和NH₃吸附稳定性．水热老化后,催化剂的NO_x转化率达到90%及以上的温度窗口(T₉₀)为175～575℃,其CHA结构的特征衍射峰强度有所降低,但结构并未发生明显变化,表明经过水热老化处理后的催化剂能够保持较高的活性．温度为300℃时,在反应进料中添加体积分数为500×10^-6的丙烯（C₃H     

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。     

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．     

温度和还原剂对LNT还原过程的影响

针对稀燃氮氧化物捕集器(LNT)还原过程中的产物和副产物,搭建了以CO和H₂为还原剂的LNT还原模型,该模型包含了LNT还原过程中副产物N₂O和NH₃的详细产生机理．利用该模型模拟研究了温度对N₂、N₂O和NH₃表面反应的影响,分析了温度和还原剂体积分数对LNT还原效率的影响．模拟研究结果表明,CO还原NO时,在低温下易生成N₂O,在高温下生成N₂,并且随着温度升高,NO和CO的转化率逐渐增加并到达最大值;H₂作为还原剂时,在低温条件下会同时生成N₂O和NH₃,NH₃生成速率更高,高温时还原的主要产物是N₂;NO/H₂反应中,NO转化率在低温时先升高后降低;随着CO体积分数的增加,NO和CO的转化率会先升高再降低,过高的CO体积分数会抑制NO的转化率,但是提高温度可以缓解这一问题．     

CO对NH3还原NO过程的影响与机理研究

为揭示CO对NH₃还原NO过程的影响,在不同CO体积分数下对NH₃还原NO过程进行了实验与模拟研究。实验结果表明：无氧气氛中存在CO时,对1 400℃以下NO还原率无显著影响;CO可提高1 400℃以上的NO还原率。在低氧体积分数条件下,CO的存在能扩展NH₃还原NO反应的温度窗口,使其在1 400℃以上仍保持高NO还原率。在高氧体积分数条件下,CO仅使最佳脱硝温度向低温移动,并使脱硝温度窗口变窄。模拟结果表明：在无氧及低氧体积分数条件下,1 400℃以上时CO可促进NH₂与CO反应生成HNCO,随后HNCO转化为NCO后将NO还原,增强了NO还原过程;高氧体积分数条件下,CO可在较低温度下促进OH、O等基团产生,保证NH₂生成及其还原NO过程进行;但温度升高会加快CO与OH反应产生H,H与O₂反应产生大量O,加速了NH₂氧化,导致NO还原率迅速降低。     

Ce改性对Cu/SSZ-13催化剂抗钾中毒的影响机理研究

采用等体积浸渍法制备了Ce–Cu/SSZ-13、Ce–K–Cu/SSZ-13和K–Cu/SSZ-13催化剂,通过模拟气试验平台研究了Ce–Cu/SSZ-13、K–Cu/SSZ-13和Ce–K–Cu/SSZ-13催化剂的氨气选择性催化还原(NH₃ selective catalytic reduction, NH₃-SCR)性能,并且利用X射线衍射(X-ray diffraction, XRD)、比表面积(brunauer emmett teller, BET)、X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectrometer, XPS)和NH₃程序升温脱附(NH₃ temperature programmed desorption, NH₃-TPD)等表征手段评价碱金属钾(K)对Ce–Cu/SSZ-13催化剂理化性质的影响规律。结果表明,碱金属K的引入使得Cu/SSZ-13催化剂的NH₃-SCR性能下降,导致催化剂出现中毒失活现象。与K–...     

MILD燃烧方式下燃料NOx生成特性数值模拟

针对MILD燃烧新模式下燃料NO_x生成特性暂不清楚的问题，开展了甲烷MILD燃烧的CFD数值模拟．通过向燃料中添加不同比例的NH₃，考察了NH₃添加对MILD燃烧方式下燃料NO_x生成特性的影响，对于明确MILD燃烧降低燃料NO_x排放的可行性具有重要意义．在分析现有CH₄/NH₃反应机理可靠性的基础上提出了改进模型，并进行了甲烷MILD燃烧火焰结构和NO排放的实验验证．研究结果表明：随着燃料中NH₃含量的增加，无论是常规燃烧还是MILD燃烧下NO排放都相应提高；同时，MILD燃烧下特殊的燃料氧化过程导致NO的还原作用弱于常规燃烧，因此当燃料中初始NH₃体积分数超过1.3%后NO排放值反而高于常规燃烧．     

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%。     

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...     

燃煤耦合城市污泥燃烧特性与NOx生成行为模拟

利用自定义燃烧模型对煤粉与城市污泥共燃过程进行数值模拟,研究不同掺烧比例下共燃过程的燃烧特性、NO_x体积分数空间分布和生成行为等。结果表明：污泥对煤粉第一阶段燃烧有明显的促进作用,在掺烧比例≤3%时,对煤粉第二阶段燃烧也有促进作用,而在掺烧比例≥6%时有抑制作用;在燃烧器出口附近氮存在形式丰富,大部分NH₃在该区域转换为HCN,少量转换为HNO和NH₂等,而在回流区后半段,HCN体积分数明显降低,NO体积分数上升,随着燃烧反应的进行,部分NO被还原成HCN和HNO;NO_x生成行为主要集中发生在燃料燃烧的2个阶段,在第一阶段,NO的生成过程主要为NH被O和O₂氧化以及N被O₂氧化,第二阶段主要为NH被O氧化以及N被CO₂氧化;NO被CH₃还原成HCN是2个阶段中NO被还原的主要过程。     

Ni-xFe/Mayenite促进CO2-CH4重整的稳定性调控实验研究

采用湿法混合-浸渍法制备了一系列 Ni-xFe/mayenite(Ca₁₂Al₁₄O₃₃)催化剂,并在 700 ℃、常压、CH₄/CO₂为 1 的条件下进行了干重整实验研究．系统考察了金属负载量、金属组分等对干重整活性和稳定性的影响．其中7.5% Ni-0.1Fe/mayenite 能够得到接近热力学平衡值的 CO₂和 CH₄转化率(分别为 90.1%、86.0%),氢碳比为0.94.Ni-x Fe/mayenite 的活性随着 Ni 负载量从 5%增加到 10%显著提高;进一步增加到 30%时,活性提升有限．Ni 负载量较高的 Ni/mayenite 更容易发生碳沉积,导致反应器堵塞,而 Ni-x Fe/mayenite 在干重整过程中稳定性显著提高．Fe 掺杂提高催化剂表面氧浓度,形成 Ni-Fe 合金有利于 Ni 位点分散,抑制 CH₄过快裂解;钙铝石作为载体,促进了 CO₂与金属之...     

铁基载氧体的污泥化学链气化过程中氮迁移热力学模拟与实验研究

基于吉布斯自由能最小化原理,采用HSC Chemistry 6.0软件,对污泥化学链气化过程中NO_x前驱物（NH₃和HCN）与Fe₂O₃载氧体的氧化还原行为进行了热力学模拟。基于污泥热解实验中NO_x前驱物的含量,计算载氧体与污泥的摩尔比（OC/SS）对NH₃、HCN以及NH₃和HCN混合气氧化过程的影响。热力学模拟结果表明：Fe₂O₃能显著促进NO_x前驱物的氧化和裂解,主要生成N₂,几乎无NO_x生成;当NH₃、HCN以及混合气（NH₃和HCN）分别作为还原剂时,其最优OC/SS分别为0.02、0.04和0.05;由于HCN还原性强于NH₃,其氧化速率较快。基于Fe₂O₃/Al₂O₃混合物（FeAl）载氧体,实验对比了污泥化学链气化与污泥热解过程中NO_x前驱物的释放特性,发现Fe₂O₃能显著降低烟气中NO_x前驱物的产率,NH₃和HCN产率分别下降32%和62%。实验结果与热力学模拟结果一致。     

臭氧耦合双金属催化剂共同氧化NO和VOC的研究

通过等体积浸渍法合成一系列M-MnO_x/γ-Al₂O₃催化剂(M=Ce、Co、Cr、Fe),用于低温催化臭氧共同氧化NO和邻二甲苯(o-C₈H₁₀)的研究,试验发现,Fe/Mn催化剂表现出最高的催化氧化活性,最佳的温度区间为60～100℃;在NO与邻二甲苯共同存在时,臭氧优先将NO氧化为NO₂,之后NO₂深度氧化与邻二甲苯初步氧化同时进行,最后多余的臭氧将邻二甲苯初步氧化生成的小分子有机物氧化为CO与CO₂;催化剂对不同初始污染物浓度适应性良好,研究结果可为臭氧一体化脱除烟气污染物的工业化推广应用提供依据。     

NH3部分裂解对其均质及非预混自燃特性的影响研究

为促进氨氢可再生能源发展,文章基于高阶离散格式、详细动力学模型对NH₃及NH₃/H₂/N₂燃料的自燃过程进行了直接数值模拟研究,获得了NH₃部分裂解对均质、非预混条件下燃料着火延迟时间、关键反应路径、自燃火焰结构、火焰位移速度等动力学特性的作用机制。研究结果表明：NH₃预裂解可有效降低均质及非预混条件下的着火延迟时间,且在低温工况中尤为明显;在NH₃自燃过程中,NH₃+OH<=>H₂O+NH₂是NH₃消耗主导反应;在NH₃/H₂/N₂自燃过程中,H-O反应体系的增强使得NH₃+O<=>NH₂+OH成为额外的NH₃消耗路径,H+NH₃<=>H₂     

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。     

氟掺杂VOx/TiOy低温选择性催化还原催化剂的制备及其性能

通过溶胶一凝胶法制得氟掺杂氧化钛载体,然后负载活性组分氧化钒,制得了不同氟掺杂量的氧化钒/氧化钛催化剂,并对这些催化剂进行了活性测试和表征.结果表明:氟掺杂能大幅度提高催化剂的低温选择性催化还原(SCR)性能,且氟掺杂量为[F]/[Ti]=1.35×10-2时,催化活性最好;在453 K时,该催化荆对NO的脱除效率为61%,在483 K时,NO的脱除效率为97%;SO2和H2O对氟掺杂催化剂上的低温SCR反应存在协同抑制效应,且该抑制效应是可逆的;催化剂活性得到提高的原因在于,氟掺杂增强了活性组分氧化钒与载体氧化钛之间的相互作用,有利于提高催化剂的氧化还原性能,同时促进了超氧自由基的形成,有利于中间产物NO2和NO3-的生成.     

基于生物质稻秸气化的催化剂研究

利用浸渍法和沉淀法分别制备了Ni/Al₂O₃（NiAlI）和Ni/白云石（NiDoP）两类生物质气化催化剂,采用氢气还原热重实验和固定床气化实验对两类催化剂进行性能验证,分析了催化剂制备方法、活性组分、还原温度、负载量、还原度、比表面积等因素对气化效果的影响。结果显示沉淀法制备的NiDoP中Ni以Mg_0.4Ni_0.6O固溶体形式存在,其适宜的还原温度范围为400～600℃,浸渍法制备的NiAlI中Ni以NiAl₂O₄形式存在,其适宜的还原温度范围为800～900℃。500℃还原后的20NiDoP较20NiAlI具有更好的催化性能,900℃时20NiDoPA催化下的氢产率达34mol/（kg daf）,碳转化率达96%。添加5%K₂CO₃改性后的20NiDoP催化剂中,K₂O在气化过程中起了显著的催化作用。此外,在生物质气化催化剂制备过程中需综合考虑比表面积和负载量的相互关系。     

非道路柴油机氧化亚氮排放特性试验研究

基于非道路稳态和瞬态循环,对装配铜基选择性催化还原系统的某柴油机氧化亚氮N₂O排放特性进行试验研究。结果表明：稳态循环和冷、热起动瞬态循环下,N₂O比排放均较高,比排放分别为147.1、130.2、150.2 mg/(kW·h);稳态循环中,发动机负荷降低,N₂O排放增加;瞬态循环中,N₂O与原机NO_x排放特性相同;冷起动时的N₂O排放主要来自NH₃的氧化,主动再生可以大幅降低N₂O排放。     

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。