膜反应器用于二氧化碳加氢转变燃料的研究进展

二氧化碳加氢转化甲醇等高值化利用技术不仅可以实现CO_(2)的循环利用,还能产生显著的社会与经济价值,是实现“碳达峰、碳中和”国家战略的重要途径.CO_(2)加氢制甲醇催化剂的研究已趋成熟,但受限于热力学平衡的限制和副产物水诱导的催化剂失活问题,CO_(2)转化效率仍低于预期.膜反应器已成功应用于克服CO_(2)加氢反应的热力学限制,起到了显著的过程强化作用,大幅提升了CO_(2)资源化利用效率.面向CO_(2)加氢转化甲醇等高值化利用需求,系统阐述了膜反应器中关键膜材料的分离性能对反应过程中反应性能的强化作用,分析了膜反应器在CO_(2)加氢转化甲醇工艺中的机遇和挑战.

卤化钾改性Mn-Co-Fe尖晶石脱除气相Hg0的性能研究

为提高Mn-Co-Fe尖晶石吸附剂的脱汞性能,该研究首先采用溶胶凝胶自燃烧法和浸渍法结合制备了KX(X表示Cl、Br和I)改性的Mn-Co-Fe尖晶石吸附剂。然后,分别利用SEM、SEM结合EDS能谱Mapping、BET、XRD和VSM来表征其表面形貌、表面元素占比及分布、比表面积及总孔容积、晶相结构和比饱和磁化特性。并通过固定床探究了卤化钾种类、KI负载量、吸附温度和入口汞浓度对模拟燃煤烟气中汞脱除性能的影响。最后,通过动力学模拟、XPS表征和程序升温脱附实验研究了吸附剂对汞脱除的控制步骤、机制以及汞在吸附剂表面的存在形态。研究结果表明:在相同实验条件下,0.10KX@MCFS对汞的平均脱除效率KI(92.84%)>KBr(88.39%)>KCl(86.61%)。此外,增加KI的负载量、吸附温度和入口汞浓度在一定程度上能够促进改性MCFS的脱汞性能。虽然KI的负载导致了MCFS的磁性能下降,但综合分析得出:0.10KI@MCFS具有一个相对优异的汞脱除性能和饱和磁化强度值(34.0 emu/g)。因此,该研究的这一发现对汞污染排放控制和吸附剂磁回收的实践研究具有重要的参考价值。

燃煤电厂环保设施运行状况及性能诊断技术研究

该研究总结了近年来燃煤电厂环保设施建设及运行情况,突出了管理减排的重要性,提出了"燃煤电厂环保设施运行状态及性能诊断"的全新理念。将模糊决策分析法应用于环保设施运行状态及性能诊断,构建物理模型,建立诊断目标树、形成了诊断准则。研究引入特尔斐法量化方法,确定评价指标权重,建立数学模型。通过模糊矩阵合成运算,综合决策确定环保设施的健康状态。开发了系统的环保设施系列诊断技术和软件包。该研究成果是环保设施管理技术的重大创新,将为进一步促进电力环保设施安全、稳定、可靠、经济运行,确保达标排放,推进火电行业管理减排和技术监督提供技术支持。

多聚甲醛制备工艺及其助剂的研究

筛选了合成多聚甲醛的助剂,在模拟工业生产的反应装置中考察了PF合成中助剂对甲醛聚合反应速率、产品收率及其性能的影响。实验结果表明采用二胺A作助剂,在92℃、加入质量分数0 04%的条件下,反应150min制得的多聚甲醛产品,醛的质量分数高达96%以上,聚合度12左右,水溶性好,久置稳定,无不溶物,无灰份,燃烧无残渣。

某1000MW机组超低排放案例颗粒物排放规律研究

由细颗粒物、SO_3酸雾以及气溶胶等污染物引起的雾霾天气问题日益突出。燃煤电力行业排放的一次PM2.5及其前体污染物是大气PM2.5的来源之一。因此,国家推动燃煤电厂实施超低排放改造工作,以实现颗粒物、SO_2、NO_x接近燃机排放标准。某1000 MW燃煤机组超低排放改造案例的颗粒物排放规律研究表明,颗粒物排放浓度与机组负荷、环保设施的运行工况和控制方式等密切相关;单塔双循环脱硫系统对颗粒物的平均脱除效率为47.91%~92.63%%;湿式电除尘对颗粒物的脱除平均效率范围为67.2%;湿式电除尘降功率运行情况下,最大颗粒物排放浓度为4.85 mg/m^3(标干态,6%O_2)。

燃煤电厂除尘设施对烟气中微量元素的减排特性分析

对我国9家典型燃煤发电机组除尘设施前后烟气中Hg、F、Cl、Pb的形态和浓度进行现场测试,研究除尘设施对燃煤烟气中微量元素的形态转化及协同减排作用。结果表明:除尘设施对烟气中Hg、F、Cl、Pb的影响主要体现在对颗粒态污染物的协同减排上。燃烧方式、煤质、除尘器形式、有无选择性催化还原对除尘设施的脱汞效率影响很大;除尘设施前烟气中氟、氯以HF、HCl为主,除尘设施对其浓度的影响不明显,对烟气中总F、Cl的脱除效率较低。除尘设施前烟气中铅以Pb P为主,因而除尘设施对烟气中总Pb的脱除效果较好。

SO_2在活性炭上的吸附平衡、动力学及热力学研究

为深入研究SO2在活性炭上的吸附过程,基于固定床反应器研究了某商业活性炭对烟气中SO2的吸附性能,考察了SO2体积分数、吸附温度对活性炭吸附SO2的影响,分析了SO2在活性炭表面的吸附平衡、吸附动力学和热力学特性。结果表明,随着SO2体积分数的增加,SO2初始吸附速率和平衡吸附量增加;随着吸附温度的增加,SO2初始吸附速率和平衡吸附量降低。活性炭对SO2的吸附平衡数据符合Langmuir和Freundlich吸附等温线模型;SO2在活性炭上的动态吸附过程符合Bangham吸附动力学模型。吸附热力学研究表明,吸附过程中焓变为-19.21 kJ/mol,吸附自由能变为-10.17^-9.29 kJ/mol,吸附熵变为-27.69^-27.17 J/(mol·K),该吸附过程是一个自发、放热、熵降低过程,升温不利于SO2在活性炭上的吸附。

燃煤电厂PM_(2.5)超细颗粒物排放测试方法研究

分析了燃煤电厂PM2.5超细颗粒物的排放特征,介绍了目前主要的PM2.5超细颗粒物的排放测试方法。其中较为成熟的燃煤电厂PM2.5排放测试方法主要是美国国家环境保护局(USEPA)推荐的201A,202法和国际标准化组织(ISO)发布的ISO23210:2009法。近年来开发的稀释采样原理PM2.5排放测试方法及ELPI法表现出良好的发展应用前景。最后结合我国燃煤电厂大气污染物减排经验提出了建议。

超低排放下不同湿法脱硫协同控制颗粒物性能测试与研究

对7个实现超低排放电厂的脱硫烟气中颗粒物实测结果进行了分析,发现不同超低排放湿法脱硫技术协同控制颗粒物性能存在明显差异,采用管束式除雾器、高性能屋脊式除雾器等高效除雾器的复合塔湿法脱硫项目颗粒物脱除效率明显高于采用常规除雾器的空塔湿法脱硫项目,测试结果表明超低排放下湿法脱硫技术协同控制颗粒物性能主要受除雾器性能、塔内强化气液传质组件影响,湿法脱硫可以实现颗粒物的高效协同控制,这表明超低排放脱硫技术革新也带来了湿法脱硫系统颗粒物控制性能的进步。建议选择燃煤电厂超低排放技术路线时,应结合场地、煤质、炉型统筹考虑,更加注重各系统之间协同控制。

燃煤电厂超低排放技术重大进展回顾及应用效果分析

本文回顾了氮氧化物控制、烟尘控制、二氧化硫控制等燃煤电厂超低排放重大技术突破,并分析了技术的应用效果。经过近两年大批工程示范和检测评估发现,超低排放技术节能减排效果显著,不仅能够实现优质煤条件下大气污染物的超低排放,以及高灰、高硫等劣质煤条件下污染物的超低排放,并且能够达到节能的目的。

微波法合成低聚合度多聚甲醛

采用微波法制备低聚合度多聚甲醛(PF),考察了助剂种类、微波功率、微波辐射时间等对PF中甲醛含量、PF收率和PF平均聚合度的影响。实验结果表明,微波法可大大加快聚合反应和脱水反应的速率、缩短反应时间。在微波功率300W、物料表面温度52℃、反应时间25min、二甲胺质量分数为0.04%的条件下,PF中的甲醛质量分数达到95.71%,PF收率为74.67%,PF平均聚合度小于20。同时,采用二次回归模型描述了微波功率和反应时间等因素与PF中甲醛含量和PF收率的关系,模型计算值与实验值拟合良好,PF中甲醛含量的平均相对误差为1.38%,PF收率的平均相对误差为4.01%。

低聚合度多聚甲醛制备工艺的优化

考察了制备低聚合度多聚甲醛(PF)的适宜助剂、加入质量分数和效果,并研究了反应时间、反应温度和热空气线速度对制备的PF中醛质量分数和醛收率的影响规律。采用二次回归正交组合设计实验方法,建立了甲醛质量分数、甲醛收率与反应温度、反应时间和热空气线速度之间的经验数学模型,模型计算值与实验值较吻合,平均相对偏差均小于3.44%。结果表明:影响PF中甲醛质量分数的因素主次顺序为热空气线速度>温度>聚合时间;影响甲醛收率的因素主次顺序为温度>聚合时间>热空气线速度。确定了制备PF质量分数为95%同时甲醛收率达到60%—70%的适宜工艺条件。

火电厂脱硫等环保设施存在的主要问题及对策

分析火电厂脱硫、除尘、废水处理等环保设施在建设和运行过程中存在的主要问题,如脱硫设施普遍存在燃煤硫分偏离设计值、旁路运行、除尘器出口烟尘浓度过大、GGH堵塞、烟气连续监测仪测量偏差大、运行维护管理不及时等。从主设备管理、加强运行和维护管理、数据管理等方面,提出加强脱硫等环保设施管理的主要对策,确保脱硫等环保设施的连续、稳定、高效运行。

燃煤电厂烟气中汞控制技术研究

介绍了溶解法、吸附法、化学法和鳌合法等4种燃煤电厂烟气脱汞技术。从机理上分析了烟气脱汞技术的工艺过程,对脱汞技术的进一步开发和工业化进程具有促进作用。

燃煤电厂应对新标准的烟尘控制对策研究

回顾了电力工业烟尘排放标准及除尘技术的发展,总结了烟尘排放状况,根据新修订排放标准的要求,有针对性地提出了现有未达标除尘器改造方向,以及2010年以后新建电厂实现30mg/m3排放的控制对策。

湿法脱硫工艺的拓展性创新与应用

结合工程实际,介绍了湿法脱硫技术的拓展性创新——"三炉一塔、一炉调峰"脱硫技术,在研究分析该技术的特殊性和难点的基础上,进行了有针对性的研究开发,提出了有效的设计思路和控制策略。

中国燃煤电厂大气污染物治理历程及展望

中国燃煤电厂超低排放的改造工作已基本全面完成,环境空气质量也明显改善。为弄清燃煤电厂未来是否还需加严大气污染物排放标准及持续开发新的烟气治理技术,在系统梳理中国燃煤电厂发展及大气污染物治理历程的基础上,结合火电行业大气污染物排放占比仍然较高,环境空气持续改善需求迫切的实际情况,提出了燃煤电厂大气污染物排放标准与烟气治理技术展望。(1)中国电力工业始于1882年,经历了蹒跚起步、艰苦创业、蓬勃发展和创造辉煌4个阶段。与新中国建国初期相比,2022年全国装机容量和发电量分别增长了1383倍和1950倍,2013年以来中国发电装机容量和发电量一直居于世界首位,2022年已超过G7国家的总和。一百多年来,中国发电装机和发电量中一直以火电为主(基本上都是煤电),单机容量逐渐扩大,2021年已建成世界上单机容量最大供电煤耗最低的135万kW燃煤发电机组。火电装机容量持续增长,但占比已从2006年的83.3%下降至2022年的53.0%。(2)1991年以前中国燃煤电厂烟尘、SO_(2)和NO_(x)均无排放浓度标准,之后的30多年来燃煤电厂大气污染物排放标准经历了3次修订,从世界最宽松的排放标准限值到世界最严的排放标准限值,催生了中国燃煤电厂的超低排放。与此同时,烟尘、SO_(2)和NO_(x)治理技术不断取得新突破,引领世界。2007年国家开始实施脱硫电价政策,2011年开始实施脱硝电价政策,2014年增加了除尘电价,2016年出台了超低排放电价政策,为保障烟气治理设施的高效运行发挥了重要作用。在国家环境保护行政主管部门的组织下,逐步构建了涵盖燃煤电厂“排放标准-技术指南-工程规范-验收检测-运行管理”全流程的烟气治理技术标准体系,实现了烟气治理“设计好、建设好、运行好、效益好”的有机统一。相比2006年火电行业烟尘、SO_(2)的排放峰值,2022年烟尘、SO_(2)排放量分别下降了97.3%和96.4%;相比2011年火电行业NO_(x)的排放峰值,2022年NO_(x)排放量下降了93.1%。(3)中国环境空气质量标准PM_(2.5)年均浓度35μg/m^(3)是世界卫生组织指导值的7倍,是美国1997年标准值的2.3倍,目前中国环境空气中PM_(2.5)年均浓度的实际水平是美国的4倍多,是俄罗斯、巴西等国的3倍多,衔接美丽中国健康中国的目标,中国环境空气中PM_(2.5)年均浓度至少需下降50%。2020年火电行业排放的SO_(2)、NO_(x)分别占工业污染源排放总量的30.8%和20.9%。借鉴发达国家环境空气改善的经验和中国电煤消费量持续增长的实际情况,火电行业大气污染物排放量至少需要下降70%以上,这就需要突破尘、硫、硝一体化的烟气高效治理技术和传统烟气治理技术低成本低能耗的提效改造技术,实现燃煤电厂的超净排放。

燃煤电厂烟气中汞的采样与分析方法

汞的测试技术包括采样和分析两部分,其中汞含量的分析方法已经相对比较成熟,限制测试技术发展的诸多问题主要来源于取样过程。根据不同的取样方式,将现有测试技术分为湿式采样分析法、干式采样分析法以及在线分析技术3种,重点介绍了3种方法的采样原理、系统构成、过程的影响因素以及适用范围。最后针对CVAAS、CVAFS、AES 3种汞含量测定技术在Hg CEMS测试系统中的应用进行了对比介绍。

燃煤电厂烟气汞测量方法分析

分析了汞在燃煤电厂污染物处理设施中的形态变化,介绍了国内外主要的汞测量技术规范。重点介绍了美国EPA推荐使用的OHM法、Method 30B方法,日本标准JISK0222-1997,以及连续在线测量系统,并对上述方法进行了对比分析,结合我国燃煤电厂的实际排放状况提出建议。

中国燃煤电厂烟气汞的减排潜力研究

为研究燃煤电厂烟气汞在未来不同情景下的减排潜力,统计并计算中国原煤中汞的平均含量以及超低排放控制下中国燃煤电厂治理设施对汞的平均综合脱除效率,并对不同情景模式下中国未来燃煤电厂发电煤炭消耗量进行预测,最后通过排放因子法估算出中国燃煤电厂在目标年份的烟气汞的排放量。结果表明:中国原煤中汞的平均含量为0.201g/t;在超低排放下的燃煤电厂治理设施对汞的平均脱除效率达到了88.44%,不同的超低排放治理设施组合在对烟气中的汞都具有较好的脱除效果;在既有政策和强化政策两种情景模式下,预测在2025、2030年,中国燃煤电厂煤炭消耗量分别在18.85亿~21.30亿t和18.47亿~24.40亿t;与2018年中国燃煤电厂55.98t烟气汞的排放量相比,2020年的减排幅度为2.07%,两种情景模式下,2025年减排幅度为7.15%和17.85%,2030年减排幅度为20.35%和34.35%。