CaCl_2改性选择性催化还原催化剂氧化汞的实验与机理研究

基于选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)催化剂对单质汞的氧化受煤中氯含量的限制,提出利用氯化钙改性SCR催化剂促进单质汞的氧化。在固定床实验台上研究了不同氯化钙添加量下SCR催化剂对单质汞的氧化性能,进而利用基于密度泛函的理论方法计算了单质汞在催化剂以及改性后的催化剂表面的吸附行为。结果表明,单独的SCR催化剂对单质汞的氧化效果很小,氧化效率仅为7%,添加1%的氯化钙后氧化效率提高到79%。进一步的理论计算表明,氯化钙中的氯容易与V2O5表面的氧结合,起到改性SCR催化剂的作用,而Hg0在改性后的V2O5表面可以生成稳定的HgCl,其中HgCl一部分脱附到烟气中,一部分吸附在催化剂表面,有利于单质汞的氧化。     

管内插入螺旋翅片流动与传热特性的数值模拟

为研究管内插入螺旋翅片在低雷诺数下流动与传热特性,利用层流模型和周期性边界条件进行了3维数值模拟,以水为介质,在恒热流条件下,分别选取4种不同螺旋翅片高度(h=2、4、6、8 mm)和节距(P=20、40、60、80 mm)组成的16组结构参数,并对每组结构参数在两个不同雷诺数(Re=450、650)下进行模拟;讨论了螺旋翅片高度和节距对努赛尔数、阻力系数、综合性能、场协同性能和涡量的影响。结果发现,内插螺旋翅片能够显著强化换热,在较小片高时,翅片节距之间容易产生横向漩涡;除节距和片高同时较小的情况外,努赛尔数和阻力系数随节距增大而减小,随片高增大而增大;适当选择片高和节距数值,可以提高综合换热性能。     

水引射蒸汽引射器的数值模拟

建立了水引射水蒸汽的引射器3维数值模型,以欧拉-欧拉双流体模型为基础,结合基于热平衡的直接接触冷凝传热传质模型,对引射器内发生的两相流流动和传热传质过程进行了数值计算。考察了引射器进出口流体参数变化对引射器引射系数、升温能力的影响,同时获得了引射器内汽水分布和温度压力场的变化规律。计算结果表明,引射器引射系数随一次流压力升高而略有升高,随一次流水温的升高和被引射蒸汽压力的降低而降低;进出口温升变化规律则与引射系数相同;引射器出口背压升高导致引射系数降低,且升高至一定值时,引射器出现回流。计算所得规律与实验所得一致,表明提出的模型具有一定参考价值。     

CaCl2添加对煤热解过程中汞形态转化影响的实验

基于单质汞是煤热解烟气中主要汞存在形态,提出煤中添加CaCl2并协同SCR催化剂促进热解烟气中单质汞的转化。利用程序升温热解实验台研究煤在热解时汞析出速率及累积释放率,通过积分各形态汞的总析出量分析汞的形态转化,考察煤中添加CaCl2以及与SCR催化剂协同作用对汞的形态转化的影响。结果表明,温度是影响汞析出速率的关键因素,低于430℃时析出速率随温度升高而升高,之后随温度升高而降低;总汞累积释放率在400~500℃随温度呈明显线性正相关关系,600℃时累积释放率达90％左右。随着氯添加量的增加,Hg2+比例明显提高,在催化剂协同作用下,绝大部分单质汞被氧化成氧化态汞,有利于汞的脱除。     

燃煤烟气中单质汞吸附与氧化机理研究进展

燃煤电厂汞排放控制是当前的研究热点,实现燃煤烟气中汞的脱除涉及两个非常重要的过程：吸附与氧化。本文概述了汞在吸附剂表面吸附的相关理论和单质汞的催化氧化机理,结合碳基和非碳基吸附剂相关吸附特性的研究现状,对汞的吸附机理进行了讨论,回顾了SCR、碳基、以及金属和金属氧化物三种常见催化剂对单质汞的催化氧化性能并总结了其可能存在的机理。指出吸附剂表面活性位是决定其对汞吸附效果的关键因素,异相反应是单质汞氧化的重要途径,吸附和氧化是相辅相成的,不同催化剂不同气氛下氧化机理不同。并提出通过氯化物等物质改性能够提高吸附剂的吸附效果,深入研究汞的异相反应机理并开发经济有效的汞脱除方法是今后的研究方向。