基于碳化钼材料CO_(2)加氢制备高附加值化学品的热催化研究进展

CO_(2)加氢对于CO_(2)转化制备高附加值化学品和燃料以实现二氧化碳利用及能源储存至关重要。CO_(2)加氢包括甲烷化、逆水煤气变换、甲醇化和CO_(2)直接费托合成等。碳化钼,尤其是其二维材料,由于其低成本和良好的性能而备受关注。在CO_(2)加氢反应中,由于碳的渗入,导致晶格膨胀以及价电子增加,碳化钼基催化剂展现出了类似于贵金属催化剂的性质。碳化钼可以通过程序升温渗碳法、选择性蚀刻法、机械合金合成法、化学气相沉积法、原位热渗碳法以及溶液相合成法等来制备。到目前为止,学者已经对基于碳化钼的材料的CO_(2)转化进行大量研究,这些材料具有良好的CO_(2)转化活性和对目标产物的选择性。碳化钼材料的催化性能可以通过调节碳化钼中的C/Mo比、在碳化钼与负载金属之间建立强的金属-载体相互作用以及调整材料的界面结构来实现。然而,基于碳化钼的热催化CO_(2)转化仍处于初级阶段。本文综述基于碳化钼的热催化CO_(2)加氢制备高附加值化学品和燃料的研究进展,并分析其面临的挑战和机遇。

空间异质的双层空心球催化剂制备及等离子体催化CO_(2)还原研究

催化剂空间结构与催化性能密切相关。采用水热法可宏量制备环境友好型且均匀的生物质碳球作为模板,通过浸渍法吸附金属离子,并结合二次表面包覆SiO_(2),制备了空间异质的金属氧化物@SiO_(2)空心球催化剂(MO@SiO_(2))。通过控制实验条件(浓度,时间等),可以简单灵活地制备外层二氧化硅厚度和内层金属氧化物种类可调变的多种空间异质空心结构。表征了所制备的各类催化剂,详细分析研究了催化剂的形貌、组分等。通过测试等离子体CO_(2)催化加氢,发现CoO_(x)(36 h)@SiO_(x)(6 h)的效果最好。此种空间异质的空心结构为研究工业气体催化提供了很好的反应空间,是微纳米反应器耦合低温等离子体催化研究串联反应的优良体系。

蒸发塔处理脱硫废水的热量衡算

湿法脱硫产生的废水杂质种类多、处理量大,其处理及回用问题亟待解决。常规的混合堆放、水力除灰、化学处理等工艺均存在一定的缺陷,喷雾蒸发法操作简单可靠,可以实现脱硫废水的近零排放,但可能由于液滴未完全蒸发对烟道和电除尘器造成腐蚀。对此,本文利用蒸发塔代替烟道蒸发,对传统喷雾蒸发法工艺进行了改进;利用MATLAB软件对蒸发塔模型进行了理论分析及热量衡算,并结合国外工业应用实例对本文热量衡算进行校核。结果表明,该热量衡算结果与工业应用实例均有较高契合度。实际应用中应结合模型对抽取的烟气流量及比例进行合理的重新分配,同时电厂应根据自身实际情况选择合适的脱硫废水处理方式。

SCR脱硝副产物硫酸氢铵特性研究:现状及发展

燃煤电厂加装以NH3和尿素为还原剂的脱硝装置后,还原剂NH3与烟气中的硫氧化物和水蒸气反应生成硫酸氢铵(ABS),ABS沉积会造成选择性催化还原法(SCR)脱硝效率降低、下游热力设备,如空气预热器(APH)和静电除尘器(ESP)堵塞等问题。ABS的生成和沉积与运行环境有关,但业内对ABS特性存在很多模糊认识。从ABS问题的出现入手,指出火电厂宽负荷脱硝情景下ABS影响加重的原因,对ABS在SCR反应器和空预器内生成、迁移和沉积的行为进行综述,总结了ABS的重要特性,如生成方式、生成温度、露点温度、挥发和沉积特性、分解特性等;并对ABS生成-迁移-挥发-分解-沉积的特性研究提出建议,指出了研究ABS迁移挥发特性对SCR和空预器整体影响的方向和发展趋势。

脱硫废水蒸发处理自动控制与保护逻辑

为实现电厂脱硫废水零排放智能控制,本文提出一种采用自动控制与保护逻辑的脱硫废水蒸发处理方法,利用抽取空气预热器前、后烟气管道中烟气的热能对脱硫废水进行蒸发处理。该控制系统为一个带有前馈控制的串级控制系统,前馈控制通过对空气预热器前、后烟气抽出管道上阀门初始开度的确定,控制除尘器入口烟气温度在合理范围内,串级控制保证整个系统稳定运行,同时设计了相应的保护逻辑。该控制系统能大幅降低运行操作的复杂程度,减少人为误操作的风险,有利于脱硫废水蒸发系统的稳定经济运行。

限碳背景下燃煤电厂对策分析与电化学催化还原技术进展

分析了目前CO_(2)减排的压力和趋势,以电化学催化还原为技术核心,结合燃煤排放特点,对电化学体系进行了优选,提出限碳背景下燃煤电厂的减排策略。在缓解日益严峻的CO_(2)减排和温室效应问题的同时,将大体量废弃的CO_(2)转化为具有利用价值的产品是碳捕集与利用的必由之路。对CO_(2)电化学催化还原技术的过程原理进行简要阐述,围绕电极、电解质、CO_(2)溶解性、反应器形式进行讨论,结合电化学催化还原技术特点和燃煤电厂结构特征,对大体量、低浓度CO_(2)电化学催化还原条件进行筛选,确定了以Cu基气体扩散电极-离子液体-连续式反应器为核心的基本电化学体系,进而提出燃煤电厂烟气中CO_(2)电化学催化还原对策,但在向实际应用转化过程中该技术仍面临非理想气源中杂质的影响、还原电流密度低引发的产物生成速率慢、电极寿命短、产物多样性伴随的分离及提纯难度大等障碍,为面向应用的技术发展指明了研究方向。

湿法脱硫烟气水回收技术研究进展

湿式石灰石石膏法是目前应用最为广泛的烟气脱硫方法,但其涉及的水问题不可忽略,雾霾、白色烟羽、石膏雨等环保问题均与水问题有关。同时烟气中水资源含量大,实现烟气水回收对于电厂节水意义重大。笔者论述了现有烟气中水分来源以及烟气水回收技术,分析了烟气水回收技术的原理、优缺点和研究应用情况等。实现水回收的方法有冷凝法、膜法以及吸收法。冷凝法水回收技术回收的水质较差,具有一定腐蚀性,但水回收量较大;吸收法水回收技术系统较为简单,回收水质也较好,但有吸收溶液随烟气带出的风险;而膜法水回收技术的回收水质好,不涉及污染物排放,但其回收水量仍有提升空间,清理、减小甚至防止污堵是限制该技术发展的关键。电厂须根据实际情况选择具体的冷凝技术,在电除雾器运行状况稳定、除雾效果好的电厂可优先考虑膜法水回收技术;有余热回收需求的电厂,可优先考虑冷凝法。最后指出从根本上解决水问题的方法是转变烟气脱硫方式。干法脱硫由于不涉及废水问题,也不会增加烟气中水蒸气含量,同时避免了腐蚀等问题,是烟气脱硫技术中最有潜力的方法之一。

燃煤电厂镁法脱除烟气中SO_2的研究现状与展望

目前,火力发电是许多国家主要的发电方式,控制SO_2排放是治理烟气中污染物的重要工作。本文介绍了目前电厂有应用业绩的几种镁法脱硫技术,并指出现有镁法脱硫方法的弊端,继而提出未来镁法脱硫的发展方向,即基于氧化镁脱硫剂的干法以及半干法脱硫可能会在未来电厂脱硫中得到较大规模的应用。文章指出脱硫效率低是阻碍干法发展的一大问题,而对脱硫剂改性则是提高干法脱硫效率的根本办法之一,将副产品资源化是降低脱硫成本,弥补吸附剂改性费用的有效方法。针对目前日趋严峻的环保要求,现有电厂污染物治理方法针对性过强,未来,实现多烟气一体化脱除是烟气污染物治理的发展方向,干法脱硫可以为多污染物一体化脱除打下基础。本文旨在为推动氧化镁法脱硫提供参考。

基于中温烟气多污染物控制的烟气脱硫实验

中温(200～400℃)烟气多污染物一体化脱除方法能够实现烟尘、NO_x、SO_2一体化脱除,在当前环境问题日趋严峻的背景下具有一定的发展前景。氢氧化钙作为该方法的一种潜力脱硫剂,在中温条件下进行烟气中SO_2脱除的实验研究较少,针对该情况,在自制实验系统上探究了不同因素对SO_2脱除效果的影响,研究表明,在实验室自制的固定床实验系统下,烟气成分中水蒸气、CO_2、NO_x、O_2等的存在会对脱硫产生抑制,升高温度对SO_2脱除有一定促进作用。对吸附产物进行了XRD、SEM等表征,验证了化学吸附机理,氢氧化钙在该温度区间会逐渐分解形成氧化钙,促进SO_2的吸附与内扩散,使得脱硫效果提高。研究结果为进一步提高脱硫效果,提高氢氧化钙活性,并为下一步实现中温下烟气多污染物一体化脱除奠定基础。

燃煤电厂超低排放控制设备改造前后物耗和能耗分析

目前国内燃煤电厂逐步开展超低排放改造。针对某电厂超低排放改造前后污染物控制设备的物耗和能耗变化进行分析,主要包括脱硫系统的石灰石和水的消耗量以及电耗、SCR系统的液氨耗量以及电耗、和静电除尘器的能耗,为火力发电厂污染物控制设备进一步节能降耗提供参考。根据计算得出的物耗、能耗,计算某电厂超低排放改造前后污染物控制单元能耗和物耗的附加煤耗:2014年污染物控制单元总的附加煤耗为17.07 g/k W·h,2015年为17.86 g/k W·h,超低排放改造后为18.28 g/k W·h。针对超低排放改造前后的物耗和能耗以及附加煤耗的变化进行分析,研究变化原因,为企业提高发电效率和节能减排提供指引。超低排放的投入导致了运行成本的增加,但统筹考虑带来的环境效益,超低排放是现实且可行的选择,是改善环境的重要出路。

燃煤电厂干法脱硫技术研究进展

SO_2是我国大气污染的主要污染源之一。现有SO_2成熟的脱除方法为湿式石灰石石膏法,这种方法在达到极高的SO_2脱除效率的同时也带来了很多弊端,如脱硫废水处理,高湿烟气排放等,在治理环境的同时也带来了新的污染,解决这一问题的根本方法在于改变脱硫技术,干法脱硫由于其避免腐蚀,不需要水的参与而引起人们的关注,介绍了几种典型的脱硫方法以提供参考。