高耗能行业富氧燃烧技术的前景分析

富氧燃烧技术由于符合“双碳”目标,已在玻璃、钢铁等高耗能行业得到了应用。为了更好地推广富氧燃烧技术的应用,总结了富氧燃烧技术在高耗能行业的应用进展以及未来的研究重点。特别是突出了富氧燃烧技术对CCUS的正向影响。结果表明,富氧燃烧技术有助于实现高耗能行业节能减排,水泥、陶瓷等耗能大户具有广阔的市场前景,它们应当根据自身工艺特性,做出科学灵活的改进;为加强富氧燃烧技术的经济性和适用性以促进该技术的推广,有必要进一步加强对制氧成本、气体排放、富氧燃烧器及氧枪的研究;此外,富氧燃烧技术在工业炉窑中的使用,能够提高CO_(2)体积分数,有助于CO_(2)的封存和捕集,以此大大降低CCUS技术的成本,这诸多优势为CO_(2)捕集纯化在各高耗能行业的广泛推广提出了新的思路,未来应当把富氧燃烧技术与CCUS技术的结合作为重点研究方向以更好地实现高耗能行业碳中和。

理想与还原Fe_2O_3[001]表面上汞吸附协同催化CO分解作用（英文）

煤化学链燃烧必然释放汞,汞与载氧体表面相互作用,影响表界面的氧化还原反应。本文采用密度泛函理论计算,研究汞(Hg0)在理想表面(Fe_2O_3[001])和一系列被还原表面(Fe_2O_(2.75)、Fe_2O_(2.5)、Fe_2O_(2.25)、Fe_2(O1.625)、Fe_2O_(0.875)、Fe_2O_(0.375)和Fe)的吸附,以及Hg0对Fe_2O_(1.625)、Fe_2O_(0.875)、Fe_2O_(0.375)和Fe等表面催化CO分解反应的协同作用机理。Hg0物理吸附在理想Fe_2O_3[001]表面。随着Fe_2O_3[001]表面不断被还原,Hg0发生化学吸附。Hg0吸附降低了CO与Fe_2O_3、Fe_2O_(2.75)、Fe_2O_(2.5)和Fe_2O_(2.25)等表面之间的相互作用,抑制O传递氧化CO为CO_2的反应;载氧体进一步还原过程中,Hg0吸附促进了CO与Fe_2O_(1.625)、Fe_2O_(0.875)、Fe_2O_(0.375)及Fe等表面之间的相互作用,进而促进了表面对CO的催化分解反应,加速了载氧体表面的积碳,降低了化学链燃烧效率。因此,合理控制载氧体的还原程度既可以减弱Hg0的吸附,也可以抑制积碳的形成,这对化学链燃烧的操作优化至关重要。

表面形貌控制增强铁基载氧体与褐煤化学链燃烧反应活性

为探究载氧体形貌控制获取适用于化学链燃烧的高活性表面结构载氧体的可行性,以Fe2O3作为模型载氧体,从理论上对比研究Fe2O3的高弥勒指数晶面(104)和Fe2O3自然裸露的最主要晶面之一(001)的表面电子特性,结果表明,Fe2O3(104)的电子结构更有利于表面与煤模型分子的相互作用.基于理论分析结果,从实验上控制制备了单晶载氧体Fe2O3(104)/Al2O3,研究了该载氧体与褐煤的化学链燃烧反应特性.Fe2O3(104)/Al2O3比传统浸渍法制备的载氧体Fe2O3/Al2O3具有更高的反应活性,与理论计算结果一致.元素分析表明,Fe2O3(104)/Al2O3与褐煤反应的积碳量远少于Fe2O3/Al2O3与褐煤反应的积碳量.对比新鲜载氧体及再生后载氧体的结构发现,Fe2O3(104)/Al2O3在反应过程中不断进行氧化还原反应而发生结构弛豫后,仍然能通过氧化再生.这表明形貌控制制备可为化学链燃烧技术开发新型高效载氧体提供新思路.

高指数晶面结构氧化铁化学链燃烧反应活性及深层还原反应机理(英文)

采用密度泛函理论计算和实验研究形貌可控制备氧化铁作为高效载氧体用于化学链燃烧的可行性.首先从理论上对比分析Fe2O3高指数晶面[104]和低指数晶面[001]的反应活性及深层还原反应机理.表面反应结果显示,Fe2O3[104]氧化CO的反应活性远高于Fe2O3[001],Fe2O3[104]被还原成为低价的铁氧化物或单质,这些低价的铁氧化物或单质可被O2氧化再生.载氧体和CO深层反应结果显示Fe2O3[104]可被CO彻底还原成Fe单质,Fe2O3[104]释放氧能力强,反应活性高;而Fe2O3[001]还原到一定程度后反应能垒高,抑制表面进一步还原,释放氧能力有限.最后,实验结果进一步证明了Fe2O3[104]作为载氧体用于化学链燃烧的高反应活性及稳定性.

化学链燃烧中铁基载氧体性能优化研究综述

介绍了化学链燃烧技术的概念以及铁基载氧体在化学链燃烧领域的优势。从载体负载、复合改性、掺杂改性以及优化制备工艺4个方面总结了近年关于铁基载氧体的性能优化研究。最后,对铁基载氧体性能优化方面尚存在的重点问题做了归纳,并指出新的优化思路。

喷雾干燥塔烟气布袋除尘器糊袋原因和解决措施

窑炉是陶瓷厂主要的废气污染源,文章针对陶瓷企业中喷雾干燥塔烟气布袋除尘器糊袋堵塞的难题,通过分析问题成因,提出了利用排烟温度较高、含尘低、湿度低的窑炉烟气对喷雾干燥塔停炉时布袋除尘器内部气氛进行置换加热。该方案具备技术、经济可行性,对提高陶瓷企业产能和降低环保成本均具有积极作用。

畜禽粪污厌氧发酵预处理技术研究进展

畜禽粪污中含有大量木质纤维素和氨氮,会抑制厌氧发酵进程并减少甲烷产量。为提高厌氧过程甲烷产量,分析了物理、化学、生物3个类型预处理技术的原理和特点,论述了各类技术的发展现状和应用前景。分析认为:生物预处理技术具有成本低、能耗低、环境友好等优点,应用前景最好;建议筛选培育高效的生物预处理菌种,开发以生物处理为主的复合预处理技术;在解除氨抑制方面,可进一步培育高活性耐氨厌氧微生物菌群,提高反应物TS浓度和发酵容积负荷,从而在保证甲烷产量的同时降低发酵设施规模和沼液产生量。