甲烷/丙烷在氧化铁表面还原NO的红外原位研究*

利用漫反射红外傅里叶变换光谱仪(DRIFTS)对甲烷/丙烷在氧化铁表面还原NO的反应进行了原位研究,分析了不同气体在氧化铁表面的吸附特点以及在有O_2条件下甲烷/丙烷还原NO的中间产物生成特性。结果表明,氧化铁对NO有着较好的吸附能力,NO能够以不同桥式硝酸盐与硝基的形式吸附于氧化铁表面。这些吸附物种热稳定性各不相同,并且可能会被氧化铁中的晶格氧氧化产生新的吸附物种,对进一步与还原剂发生选择性催化反应有着重要的作用。甲烷与丙烷在氧化铁表面还原NO的微观反应机理通过一系列路径完成。还原剂吸附于氧化铁表面,与由NO吸附形成的含氮吸附物种相互反应,形成一系列碳氢中间产物,通过进一步反应还原NO;在氧气存在的情况下,O_2会参与碳氢还原剂与含氮吸附物种的竞争反应,并形成R—COO-、CH3COO-等更多活性中间物种,这些活性中间物种通过与NO不断的反应最终还原NO为N2。     

铁基催化剂脱除NO气体的研究现状

对金属铁及其化合物在烟气脱硝过程中的催化作用的研究进展进行了综述。金属铁能够直接催化还原NO为N2,同时铁被氧化为铁的氧化物。当在烟气中补充一定量的还原气体CO,则CO通过还原铁的氧化物以保证金属铁和NO的连续反应,从而提高NO的脱除效率。在典型的模拟烟气条件下铁丝网在900℃以上可达到90%以上的脱硝效率。Fe2O3能有效地还原再燃脱硝过程的中间产物HCN/NH3,从而大幅度提高再燃脱硝的效率。此外,Fe-ZSM-5分子筛也具有催化还原NO的性能。铁催化还原NO的微观反应机理尚需深入研究。     

出口结构对CFB锅炉炉内顶部区域传热影响的初步研究

引入颗粒返混系数,计算长曲率半径出口、长T型出口、平直拐角出口等3种特殊CFB锅炉出口条件下的顶部传热系数,并与光滑出口条件下传热系数计算结果进行对照。结果表明:在任意炉膛出口条件下,炉膛顶部区颗粒团对流传热系数随颗粒返混系数的增加而增加;炉膛顶部总传热系数随着炉膛温度的增加而线性增加;炉膛顶部总传热系数随着固体颗粒粒径的增大而减少,但当粒径超过300mm后,总传热系数减少的幅度变缓;顶部区颗粒团对流换热系数与总传热系数均随物料循环流率的增加而增大。     

太阳能空气集热器Ⅱ型的数学模型和数值计算

研究了Ⅱ型太阳能空气集热器的集热传热性能,建立了基于二维假设下的流体流动和热量传递的稳态数学模型,并用有限差分法进行数值求解,得到稳态下太阳能空气集热器中的气流速度、温度分布图以及集热效率与空气流量、入口空气温度、太阳能入射强度的关系图。计算结果与实验结果吻合很好。结果表明,集热效率随空气流量的增大而增大,随入口空气温度的升高而急剧下降,随入射强度的增加,集热效率从零迅速增大到最大值而后逐渐略有减     

旋流对天然气高温空气燃烧特性影响的数值模拟

以工业炉的高温空气燃烧技术应用为背景,对一个新型轴向旋流式单烧嘴燃烧室内天然气的高温空气燃烧特性进行了数值研究。采用数值模拟的方法研究了同心式轴向旋流燃烧器（HCASbumer）中螺旋肋片的旋转角度对燃烧特性的影响,其中湍流采用Reynolds应力模型,气相燃烧模拟采用β函数形式的PDF燃烧模型,采用离散坐标法模拟辐射换热过程,NOx模型为热力型与快速型。计算结果表明,对预热空气采用旋转射流时,能明显降低NOx生成量。对于HCAS型燃烧器,随着空气射流旋转角度的增大,燃烧室内的回流区域增大增强,降低了局部的氧体积分数分布,燃烧室中平均温度和最高温度都有所增加,且燃烬程度大幅度提高,而局部高温区缩小,只在靠近入口处出现。总的NOx排放量随着空气射流旋转角度的增大先减小,后增大。因此,适当调整肋片的旋转角度可以降低NOx生成量。     

几何结构影响高温空气燃烧特性的数值分析

通过改变燃料喷口周围空气喷口分布夹角,采用数值计算的方法研究了高温空气燃烧特性的变化,包括燃烧温度场、速度场和NOx的生成和出口排放情况。模拟结果说明,减小空气分布夹角可以降低燃烧区最高温度和平均温度,扩大燃烧室内低氧范围,有效抑制热力型NOx的生成和排放。所采用的计算模型和计算方法可以较好地模拟高温空气燃烧过程,计算结果可信。     

混合垃圾燃烧特性的实验研究

针对我国目前垃圾焚烧以烧原生垃圾为主的特点，以热重分析和流化床燃烧实验台为主要研究手段，对于混合垃圾的燃烧特性展开深入研究并将二者的试验数据进行了对比。认为：混合垃圾在热重分析仪中的燃烧特性可以用单组分物质的叠加来表示，而混合的垃圾在流化床中燃烧时，用简单的单组分叠加来表示不很合理。图3表5参5     

太阳能烟囱自然通风的一维稳态模型

太阳能烟囱是一种利用太阳能加热来强化自然通风的技术。在前人简化模型的基础上,考虑了玻璃盖板和集热墙的导热热阻的影响,建立了一个修正的太阳能烟囱自然通风的一维稳态数学模型。并利用此模型,对太阳能烟囱内的空气平均温度、集热墙温度、空气流量以及集热效率等进行了模拟计算和讨论。模型计算结果与相关实验数据及前人的简化模型进行了对比,验证了修正模型的可靠性,并表明修正模型能够提高模型预测结果的准确度。     

H_2O和SO_2对甲烷在金属铁表面还原NO的影响

为考察烟气中H2O和SO2对甲烷在金属铁表面还原NO的影响,采用程序控温电加热水平陶瓷管反应器,在N2气氛和模拟烟气气氛中、300~1100℃下进行了脱硝实验研究,并对反应后铁样品的组成进行了X光衍射(XRD)、场发射扫描电镜(ESEM)和X射线能谱(EDX)分析。结果表明:在N2气氛中H2O及SO2在高温下与NO竞争和金属铁反应,对金属铁还原NO有轻微的抑制作用。在加入甲烷的模拟烟气中,H2O和SO2共存对甲烷在金属铁表面还原NO有一定促进作用。水蒸气在高温下对金属铁的氧化过程中,会生成更多相对疏松的Fe2O3氧化层,有利于NO向内扩散与金属铁反应。加入7%H2O和0.02%SO2的模拟烟气,反应段过量空气系数SR1=0.7和燃烬段过量空气系数SR2=1.2时,在1000℃,有、无H2O及SO2时脱硝效率分别为96.9%和90.6%。     

天然气高温空气燃烧的空气直射流与旋射流的模拟比较

采用Reynolds应力湍流模型、β函数形式的PDF燃烧模型以及离散坐标辐射换热模型对天然气高温空气燃烧的燃烧过程进行模拟,比较了进口空气采用直射流和旋射流对高温空气燃烧过程的影响.计算结果表明,预热空气采用旋转射流比直射流,能够更加有效地降低局部氧浓度分布,强化了在低氧条件下的燃烧过程,提高了燃料的燃烬程度,同时能明显降低NO_x生成量.因此,进口空气采用旋射流可以降低NO_x生成量.