SNCR脱硝过程中固体聚合脱硝剂的性能研究

由于以尿素或氨水为还原剂的传统非催化还原脱硝(SNCR)技术存在还原剂分解不充分、反应温度高、脱硝效率低等问题,固体脱硝剂可用于克服上述问题。以三聚氰胺、尿素、甲醛为基体,制备了一种固体聚合脱硝剂,并分析反应温度、O_(2)体积分数、H_(2)O体积分数、停留时间和氨氮比等对其反应活性的影响。结果表明:固体聚合脱硝剂的活性温度窗口与常规还原剂相比较低;当O_(2)体积分数为1.2%时,脱硝效率最高,为84.2%;H_(2)O体积分数为1.4%时,脱硝效率最高,为91.4%;而停留时间对脱硝剂反应活性的影响不明显,氨氮比的影响更为明显,当氨氮比为1.5时脱硝效率最高。

高含氯脱硫石膏制备石膏砂浆研究进展

湿法脱硫是燃煤烟气脱硫的主流技术,该过程会产生大量脱硫石膏,制备砂浆等绿色建材产品是其资源化利用的重要途径。但由于脱硫系统工艺水循环使用,加之脱硫废水零排放要求,使脱硫石膏中氯离子含量较高,严重影响石膏砂浆性能。因此,对高含氯脱硫石膏中氯离子进行控制,以抑制其对石膏砂浆制品性能的不利影响,已成为当前研究热点。介绍了氯离子对石膏砂浆的作用机理,包括对石膏水化过程、吸水性能的影响等。对目前氯离子的控制技术做出系统梳理,包括物理层面吸附氯离子及堵塞氯离子迁移孔道,以及化学层面转化成氯铝酸盐。此外,对高含氯石膏砂浆的制备条件进行了总结,其中,脱硫石膏在150~180℃下煅烧1.5~2.5 h,得到的脱硫建筑石膏具有较高的致密度以及较低的孔隙率,可阻碍氯离子迁移;缓凝剂能延长凝结时间,但不利于氯离子迁移的控制;保水剂能够提高石膏砂浆保水性,但会加快氯离子迁移;减水剂可降低水灰比,抑制氯离子迁移;防水剂改善了孔隙结构,抑制了砂浆表面氯化钙的生成。并对未来采用高氯脱硫石膏制备石膏砂浆的发展趋势进行了展望。

SCR脱硝催化剂抗砷中毒改性优化与再生研究进展

选择性催化还原(SCR)是目前应用最为广泛的烟气脱硝技术,催化剂是整个SCR脱硝系统的核心。在实际应用过程中,催化剂存在各种失活问题,其中砷中毒是催化剂失活的重要原因之一。本文详细阐述了SCR脱硝催化剂砷中毒的物理和化学失活机理,其中物理失活是由于As2O3在催化剂表面沉积、氧化造成催化剂孔道堵塞所致,而化学失活是由于砷氧化物破坏催化剂酸位点、改变活性基团形态、降低催化剂氨吸附及氧化还原能力所致。然后,系统介绍了抗砷中毒SCR脱硝催化剂的研发路线以及现有抗砷中毒催化剂优化改进的主要技术手段,主要包括调整催化剂孔隙结构、优化催化剂化学配方和烟气侧砷氧化物吸附固化等,其中MoO_(3)是优选的催化剂活性助剂,金属元素(如Bi、In、Sn、Mg)是主要的抗砷助剂,钙基物质是典型的烟气侧砷氧化物吸附添加剂。最后,对砷中毒废弃催化剂的再生技术进行了简要介绍,包括湿法清洗、热还原法、复合再生等,在实际工业应用中,主要以物理清扫、湿法清洗配合活性组分添加的复合再生方式实现中毒催化剂再生。本文可对未来抗砷中毒SCR脱硝催化剂的研发与优化提供重要支撑。

抗高温失活SCR脱硝催化剂研究进展

V_(2)O_(5)-WO_(3)(MoO_(3))/TiO_(2)催化剂是目前广泛应用的商用选择性催化还原(SCR)脱硝催化剂。商用选择性催化还原(SCR)脱硝催化剂。然而,在实际工业应用过程,特别是垃圾焚烧锅炉、燃油及燃气轮机等设备的烟气脱硝中,常规钒钨(钼)钛系脱硝催化剂存在各种失活问题,高温烧结是其中重要的原因之一。本文首先介绍了钒钨(钼)钛系脱硝催化剂高温失活的三种主要机理,包括高温下载体TiO_(2)晶格转变、还原剂NH_(3)选择性催化氧化以及水蒸气-NH_(3)竞争性吸附。然后,系统分析了目前提高SCR脱硝催化剂耐高温性能的主要技术手段,包括提高催化剂载体热稳定性及抑制还原剂NH 3被氧化等,其中Ti-Zr、Ti-Si及分子筛是优选的热稳定型催化剂载体,金属氧化物(如Fe_(2)O_(3)、WO_(3))是主要的具有抑制NH 3催化氧化能力的活性组分。此外,本文还对高温催化剂的抗水改性技术手段进行了简要叙述,包括增加抗水助剂和采用疏水型载体,其中可选的抗水助剂包括贵金属(如Pt、Pd等)以及金属氧化物(如WO_(3)、CeO_(2)等)等,其主要目的是提高催化剂表面吸附活化反应组分的能力,而采用疏水型载体(如抗水型分子筛、具有抗水保护层包覆的金属氧化物)则可抑制水蒸气竞争吸附,提高催化剂的耐水性能。最后,基于现有研究进展的分析和总结,本文对未来抗高温失活SCR脱硝催化剂的发展趋势做出了展望,相关结论可对后续SCR脱硝催化剂抗高温失活改性的研究提供重要支撑。

粉煤灰活化及其制备多孔催化材料的研究进展

粉煤灰是煤燃烧过程产生的重要固体废弃物,产量巨大,其排放不仅占用了大量土地资源,还引发了一系列环境问题。目前,粉煤灰的资源化利用方式主要为建筑材料,附加值较低。粉煤灰中SiO_(2)、Al_(2)O_(3)总量超过80%,以粉煤灰制备多孔催化材料可实现粉煤灰的高附加值资源化利用。但由于原始粉煤灰的热稳定性高、成型性差,需要对其进行改性处理。介绍了粉煤灰的基本理化特性,包括粉煤灰的化学组成、晶相结构、粒径分布等。并对目前粉煤灰的改性方式进行分析,包括粉煤灰直接做载体和分子筛,其中酸改性、碱改性和等离子体改性是常用的粉煤灰直接做载体的改性方式;一步水热法、两步水热法、碱熔融-水热法和微波辅助法是常用的粉煤灰基分子筛合成方法。此外,对粉煤灰基催化剂的应用领域进行了概述,包括有机降解、有机合成和无机污染物脱除等,其中有机降解主要包含光催化反应和非光催化反应,有机合成主要包括缩聚反应和酯化反应,无机污染物脱除主要包括氮氧化物处理和汞催化氧化。目前粉煤灰做多孔催化材料有较大发展潜力,但常规改性方式各有利弊,技术还不够成熟,需进一步完善;不同反应体系对粉煤灰载体性质要求不一,改性方式应贴合催化反应需求。最后对目前粉煤灰制备多孔催化材料的发展做出展望,可对后续粉煤灰高值化利用以及粉煤灰基催化剂的相关研究提供支撑。

富氧燃烧烟气压缩净化及高浓度CO_(2)制备工艺研究

富氧燃烧技术是目前最有可能大规模推广和商业应用的碳捕集与封存技术之一,其中,烟气压缩净化及CO_(2)提纯对于整个富氧燃烧系统至关重要。然而,目前研究多聚焦于富氧燃烧后烟气压缩净化的工艺验证,而对烟气压缩纯化各单元运行特性的研究仍不深入,特别是烟气压缩净化过程杂质污染组分的迁移转化、系统运行参数与污染物脱除效率的关联仍不明确。且现有研究对净化后烟气的深度提纯及高浓度CO_(2)制备的关注也相对较少,直接关系到富氧燃烧系统运行经济性。因此,针对富氧燃烧烟气净化及CO_(2)提纯需求,系统探究了富氧燃烧烟气压缩纯化过程SO_(2)、NO_(x)吸收脱除以及CO_(2)深度提纯等各子系统的运行特性,其中SO_(2)与NO_(x)脱除采用压缩-酸液吸收,CO_(2)深度提纯采用低温精馏。结果表明:通过烟气净化可实现SO_(2)脱除效率达100%,NO脱除效率达99%,同时实现纯度为99.99%的食品级液态CO_(2)制备。烟气净化过程中,气相反应占据主导,提高压力可缩短反应时间;当SO_(2)吸收塔运行压力超过0.8 MPa时,SO_(2)脱除效率可达100%;当NO吸收塔运行压力超过3.0 MPa时,NO排放浓度可达超低排放标准。CO_(2)提纯过程中,提高压力会降低液体CO_(2)纯度。SO_(2)吸收塔运行压力为1.6 MPa、NO吸收塔运行压力为3.0 MPa、CO_(2)提纯塔运行压力为3.8 MPa时,系统整体功耗最低,为0.37 MJ/kg。

Experimental Study on Oxy-Fuel Combustion and NO Emission in a Spouted-Fluidized Bed with under Bed Feeding

The spouted-fluidized bed is modified from the classical fluidized bed device,which combines the features of spouted and fluidized beds.In the present work,the performance of oxy-fuel spouted-fluidized bed combustion with under bed feeding and its effect on NO emission were systematically investigated.The results revealed that it was feasible to use a spouted-fluidized bed combustor for oxy-fuel combustion with real flue gas recycling.The transition from air combustion to oxy-fuel combustion was smooth and the concentration of CO_(2) in the flue gas could be as high as 90%steadily(dry base).Increasing the reaction temperature exhibited a negative effect on NO emission.Compared with that under the shallow bed,the concentration of NO in the flue gas was lower under the deep bed condition.Besides,the utilization of crush particles was favorable for suppressing NO emission because of the promoted mixing between coal particles and solid bed materials.Furthermore,the addition of limestone was proven to undesirably increase the NO emission during oxy-fuel spouted-fluidized bed combustion.