煤粉工业锅炉的选择性非催化还原脱硝性能试验改进

采用选择性非催化还原(SNCR)脱硝须克服脱硝效率偏低和氨逃逸严重等现象,对其进行试验改进可提升多种类型锅炉的脱硝性能。基于煤粉工业锅炉SNCR试验系统,通过试验测量2种炉膛结构、不同容量的煤粉工业锅炉炉膛温度分布,从喷枪支数、温度和SNCR等方面阐述对脱硝性能的影响,对4个供热站的15台锅炉进行SNCR优化改造,增加喷枪开孔和电磁流量计并改造SNCR系统管路,进而对SNCR优化改造效果进行评估,从而研究单喷枪和多喷枪组合对选择性非催化还原(SNCR)脱硝性能的影响。结果发现:喷枪组合的脱硝效率一般优于单喷枪,主要取决于炉膛内温度分布,即需获得最佳脱硝反应温度和氨氮物质的量比及找到锅炉SNCR的最佳喷枪位置;当炉膛截面平均温度为800~900℃、氨氮比为1.5~2.0时,SNCR可达到较好的脱硝效率且氨逃逸较低;对供热站改造前后的脱硝反应剂用量进行分析,发现改造后的尿素用量比未改造前总体降低23.2%,液氧用量总体降低75.3%,即改造后的尿素用量和液氧用量均显著降低,说明供热站SNCR改造能够大幅降低煤粉锅炉的运行成本。

独居石负载钼氧化物催化材料制备及其NH3-SCR脱硝性能研究

使用浸渍法制备独居石负载钼氧化物的催化剂,并对其进行表征和NH_(3)-SCR脱硝性能测试。结果表明,当脱硝反应温度为400℃时,Mo/Ce物质的量之比为0.3的复合催化剂的NO转化率达到75%。独居石增大了催化剂的比表面积;负载金属氧化物均匀分散在独居石表面,形成了Ce^(3+)/Ce^(4+)、Mo^(5+)/Mo^(6+)共存的状态,能促进电子转移,生成氧空位和不饱和化学键,有利于独居石表面活性位点的增多。相对于纯独居石,复合催化剂的氧化还原能力和NH_(3)的脱附活化能力均有所提升,但主要集中在高温范围内,低温段脱硝效率提升相对较小。

锰改性硫酸活化稀土尾矿催化剂的脱硝性能研究

采用浸渍法制备锰改性硫酸活化稀土尾矿催化剂,探究硫酸浓度和锰改性量对催化剂脱硝活性的影响,并通过BET、XRD、H_(2)-TPR和NH_(3)-TPD等表征手段对催化剂性能进行分析。结果表明,硫酸浓度为3 mol/L时催化剂的反应温度窗口为350~450℃,在400℃时达到最佳脱硝效率67%;继续添加5%Mn改性后,催化剂的反应温度窗口向低温移动至250~350℃,在此温度范围内N_(2)选择性保持在70%以上,并在300℃时达到最佳脱硝效率86%。随着硫酸浓度的增加,催化剂的比表面积先增大后减小,孔容、孔径迅速减小。硫酸活化增加了催化剂表面酸性位点的数量,提高了催化剂对NH_(3)的吸脱附能力。锰元素在催化剂表面以无定形态存在。锰改性催化剂在低温段较强的氧化还原能力是其反应温度窗口较硫酸活化催化剂低的主要原因。

炭活化一体制备烟气净化用活性炭及其脱硝性能

炭活化一体工艺可以缩短制备活性炭的工艺流程、节约投资且降低消耗,用于生产烟气净化活性炭具有较明显优势。在确定的生产工艺条件下,原煤很大程度上决定了活性炭的强度、孔结构和表面化学等,目前通过配煤利用原料煤自身特性调节活性炭产品各项性能的影响研究较少。选用国内不同变质程度的典型煤种为原料,以单种煤分别采用炭活化一体工艺和炭化-活化分段工艺制备活性炭,并且利用炭活化一体工艺配煤制备活性炭产品。对比得率及活性炭样品主要指标,将活性炭的孔结构及表面化学特性与其脱硝率关联,结果表明:炭活化一体工艺制备活性炭得率显著高于炭化-活化分段工艺的综合得率;炭活化一体工艺制备活性炭的耐磨强度、耐压强度均较分段工艺有所提升。利用褐煤、长焰煤单种煤为原料所制得的活性炭,其堆积密度、耐磨强度和耐压强度指标无法达到合格品要求。单种煤为原料制备的活性炭SCR脱硝率高低排序为:弱黏煤>无烟煤>长焰煤>褐煤。低变质程度的褐煤及长焰煤制备活性炭的中孔比例较高,但炭活化得率低,表面官能团不发达,尤其表面酸性含氧官能团含量少,导致其SCR脱硝率明显较低。无烟煤和弱黏煤配煤制备活性炭,孔隙发育兼具了2种煤的特点,比表面积和孔结构介于利用单种煤制备活性炭相关参数之间;配煤制备活性炭表面官能团丰富,尤其是酸性含氧官能团含量显著增加,促进了其SCR脱硝性能的提升。

铜基分子筛催化剂的宽温NH_(3)-SCR脱硝性能探究

以H-MOR、H-ZSM-5和H-Beta H型分子筛为载体,采用浸渍法制备了3种铜基分子筛催化剂,利用X射线衍射(XRD)、比表面积分布测试(BET)、NH_(3)程序升温脱附(NH_(3)-TPD)、H_(2)程序升温还原(H_(2)-TPR)、X射线荧光光谱(XRF)和X射线光电子能谱(XPS)等表征手段对该催化剂的物化特性进行分析,并对其在200~650℃范围内的NH_(3)-SCR脱硝性能进行评价。结果表明:3种铜基分子筛催化剂的活性温度窗口不同,Cu/MOR、Cu/ZSM-5和Cu/Beta催化剂达到80%脱硝效率的活性温度窗口分别位于280~550℃、250~400℃和350~450℃;负载Cu后的分子筛骨架结构基本保持不变;相比H型分子筛催化剂,Cu/Beta和Cu/ZSM-5催化剂的比表面积增加,Cu/MOR催化剂的比表面积和孔体积却有所下降;Cu/MOR和Cu/ZSM-5催化剂表现出较好的氧化还原能力,且其表面具有更多的CuO物种和表面吸附氧(Oα)含量;NH_(3)-TPD结果显示,Cu的引入使Beta和ZSM-5分子筛表面的强酸量减弱,MOR分子筛的强酸量增加,使Cu/MOR催化剂高温段NH_(3)-SCR反应中的NH_(3)吸附增强,从而表现出较为优异的高温催化活性。

还原剂雾化效果对燃煤循环流化床锅炉SNCR脱硝性能影响研究

为提升燃煤循环流化床锅炉的选择性非催化还原(SNCR)脱硝性能,进行了还原剂雾化效果对燃煤循环流化床锅炉SNCR脱硝性能影响的研究。以Fluent软件中的离散模型为基础完成SNCR模型的构建。选择壁面喷射模拟喷枪类型,在氨氮比(理论等效比)为1.5的条件下,以喷枪位置、喷枪数量、喷射速度、雾化粒径和角度作为还原剂雾化效果评价指标,测试了燃煤循环流化床锅炉SNCR脱硝效率。结果表明:当喷枪位置处于X=5 m、喷枪个数为6个、喷射速度为25 m/s、喷枪雾化粒径为100μm、雾化角度为25°时,还原剂雾化效果最好,燃煤循环流化床锅炉SNCR脱硝效率最高为48.23%。

WO_3(MoO_3)-V_2O_5/CeO_2-TiO_2/HM的制备及其脱硝性能

文章以HM沸石-TiO2为复合载体,负载以WO3或MoO3为助剂的V2O5涂层,制备了WO3(MoO3)-V2O5/CeO2-TiO2/HM作为NOx的SCR催化剂;采用XRD、N2吸附-脱附和NH3程序升温脱附(NH3-TPD)对催化剂结构、比表面积和酸性进行了表征;采用常压固定床微型反应器考察催化剂的脱硝性能,着重考察了V2O5质量分数对脱硝性能的影响。实验结果表明:HM沸石的加入有助于提高TiO2载体的比表面积,从而有利于V2O5以单分散态负载;V2O5负载量为8%的催化剂具有最佳脱硝性能,NO转化率达到93%;当V2O5负载量大于8%时,V2O5出现晶体相,催化剂活性反而下降。WO3(MoO3)对V2O5具有助催化作用,加入后使催化剂上有丰富的酸性位和适度的酸量,有利于催化反应的进行。

介孔TiO_(2)为载体的V-W-Ti催化剂及其脱硝性能

针对燃煤电站锅炉烟气脱硝的主流工艺选择性催化还原技术(selective catalytic reduction,SCR),设计了具有介孔载体结构钒-钨-钛体系(V-W-Ti:V_(2)O_(5)-WO_(3)/TiO_(2))催化剂.研究了TiO_(2)载体的晶型、介孔结构、表面形貌对催化剂脱硝性能的影响.结果表明:采用不同模板剂制备得到的TiO_(2)载体,其晶型、孔结构参数和表面形貌均有变化,结合催化剂脱硝效率评价结果发现:具有混晶结构载体的样品脱硝性能最佳,而表面平滑的催化剂形貌和较高的比表面积有利于脱硝活性的提高.样品在150~400℃区间均表现出高效的NO转化性能,尤其是在低温区(100~200℃)表现出对温度的快速响应,对于燃煤电厂烟气脱硝过程具有重要的实用价值.

Ce、Co共掺TiO_(2)催化剂选择性催化还原脱硝性能研究

采用溶胶凝胶法制备了一系列Ce、Co掺杂的钛基脱硝催化剂样品,利用多种表征技术对催化剂表面结构、晶型、成分进行表征并考察其选择性催化还原(SCR)脱硝性能。结果表明,Co/Ti(摩尔比)为5.0%、Ce/Ti(摩尔比)为1.0%时制备的Co 0.050-Ce 0.010/TiO_(2)具有最佳的脱硝效率,350~450℃脱硝效率在85%以上,400℃时,脱硝效率最高可达94.7%。Co 0.050-Ce 0.010/TiO_(2)为锐钛矿结构,Co、Ce活性组分在载体表面高度分散或形成无定形结构,并未改变TiO_(2)晶体结构。催化剂比表面积高达126.12 m^(2)/g,且具有丰富的酸性位和化学吸附氧,因此具有优异的SCR脱硝性能。

共沉淀法制备的Mn-Ce/TiO2催化剂低温脱硝性能研究

本文分别以NH_4OH、(NH_4)_2CO_3、NaOH作为沉淀剂,采用共沉淀法制备了一系列Mn-Ce/TiO_2催化剂,并借助XRD、BET、NH_3-TPD及XPS等测试手段对催化剂进行了表征,初步探讨了沉淀剂对Mn-Ce/TiO_2催化剂SCR脱硝性能影响。结果表明:与(NH_4)_2CO_3和NaOH相比,采用NH_4OH作为沉淀剂制备的Mn-Ce/TiO_2催化剂表现出了最佳的低温脱硝活性。当空速为16000 h^(-1),活性组分的负载量为15%时,催化剂在80℃的NO去除率达85%以上。这主要是由于该催化剂中的锰氧化物主要以无定形态存在;其孔结构更加细化、孔径较小及较大的孔容,为活性组分的均匀负载提供了有利条件;表面具有较多的弱酸性位点和中等酸性位点,且具有良好的氧化还原性强能力,有利于NO和NH3的吸附、氧化,有效的促进了催化剂的低温SCR脱硝活性。

水热法合成氟碳铈矿的反应条件和脱硝性能研究

以硝酸铈、碳酸氢钠和氟化钠为原料通过水热法合成氟碳铈矿,探究了反应时间对合成氟碳铈矿表面性质与脱硝活性的影响,并对不同碳酸氢钠投加量导致合成产物不同进行了原因分析。采用XRD、SEM表征所得氟碳铈矿的晶体结构、颗粒大小和表面形貌;采用H2-TPR、模拟烟气脱硝实验研究所得氟碳铈矿的脱硝性能。结果表明:反应时间越长,合成的氟碳铈矿主要颗粒越大,晶体生长度更高,且颗粒更易聚合。初始反应物中碳酸氢根离子的浓度决定了产物成分:碳酸氢根离子过量时合成产物为较纯的氟碳铈矿,未过量时则有氟铈矿产生。实验确定的制备高品位氟碳铈矿的最佳条件为反应时间2 h、碳酸氢钠与硝酸铈摩尔比3∶1。

钛白粉载体的种类对钒钛催化剂脱硝性能的影响

采用等体积浸渍法以国内外商业催化剂中常使用的几种钛白粉为载体制备了钒钛催化剂,在自行搭建的实验平台上测试了脱硝活性和选择性,并从组成成分、比表面积和孔容积等方面对国内外钛白粉进行了分析比较.实验结果表明,钒的加入显著提高了钛白粉的脱硝效率,且拓宽了反应温度窗口,但使高温区选择性变差;WO3在低温区间(260—360℃)内对脱硝活性具有一定的促进作用;在260—460℃内,以6001、6009、DT51、DT51W为载体制备的4种催化剂脱硝活性和选择性相差不大;国产6001、6009和进口DT51、DT51W的比表面积和孔结构性质方面相差不大,比表面积都在80 m2·g-1左右,总孔容积在0.36—0.41 mL·g-1之间.

活性炭表面性能对负载的铈基催化剂脱硝性能和抗硫性能的影响

以硝酸和尿素对活性炭进行表面改性,考察了活性炭表面性能对负载的铈基催化剂活性和抗硫性能的影响。采用N2吸附-脱附、X射线衍射(XRD)、XPS等技术对催化剂结构和性能进行了表征。结果表明,催化剂的活性与抗硫性能与其表面酸性,表面官能团的种类与数量有关。硝酸处理活性炭可增强其表面酸性,增强活性炭与CeO2之间的相互作用,提高催化剂上CeO2的分散性、表面吸附氧和Ce3+比例,从而显著提高催化剂的活性和抗硫性能。尿素处理活性炭显著提升了催化剂中含氧官能团和N-6碱性官能团的量,大量含氧官能团的存在增加了活性炭表面不稳定基团的量,而大量的N-6官能团则降低了表面酸性,二者的共同作用减弱了活性炭与CeO2之间的相互作用,使活性组分分散性,表面吸附氧和Ce3+比例降低,并最终导致了所负载的铈基催化剂活性和抗硫性能的下降。

Cr改性ZnO型无钒催化剂对SCR脱硝性能的影响

利用溶胶-凝胶法制备Cr掺杂改性的ZnO作为SCR脱硝催化剂,研究在不同制备条件下,此类催化剂的SCR脱硝性能。结果表明:步骤A在200 W、步骤B在900 W的微波条件下,以PEG6000为表面活性剂,掺1%Cr的Cr_(0.01)-PEG6000_(0.02)/ZnO具有良好的催化脱硝活性,为六方纤锌矿型,比表面积大,NO催化效率可达76.8%。利用XRD、BET、EDS、SEM、NH_(3)-TPD等实验手段对催化剂表面结构、晶型、成分进行表征,结果显示在表面活性剂PEG6000修饰下,Cr的掺杂能明显提高催化剂的比表面积和吸附能力,能抑制催化剂团聚以及增大催化剂氧空位和表面酸性位。

双金属Cu-Ce/SAPO-34催化剂的制备及其NH_(3)-SCR脱硝性能研究

采用浸渍法制备了Cu-Ce双金属系列分子筛催化剂(Cu-Ce/SAPO-34),在催化剂评价装置上考察了不同质量比Cu/Ce的分子筛催化剂选择性催化还原NO的性能。通过XRD、SEM、NH_(3)-TPD、XPS、in-situ DRIFTS等多种表征手段对催化剂的结构及微观特性进行了分析。结果表明,改性后Cu-Ce/SAPO-34催化剂脱硝性能良好,具有较宽的活性温度窗口,当Cu、Ce的含量均为4%时,分子筛催化剂脱硝效率最好,在325-500℃脱硝效率均在80%,在400-500℃时,脱硝效率达到了99%以上。双金属Cu-Ce氧化物物种高度分散于催化剂表面,SAPO-34的晶体结构未受影响,且活性物质和载体之间产生较好的相互作用。4Cu-4Ce/SAPO-34具有适量的酸性位点,该配比对催化剂的脱硝性能和稳定性具有积极作用,在NH_(3)-SCR反应过程中遵循E-R机理。

以偏钛酸为原料的催化剂的脱硝性能研究

以偏钛酸为原料通过浸渍法和固相物质的热分解法来制备以NH3为还原剂选择性催化还原NOx的催化剂V2O5-WO3/TiO2。着重考察催化剂组成、NH3/NO摩尔比和模拟烟气中O2浓度对催化剂脱硝性能的影响。催化剂的脱硝性能测试结果表明催化剂V2O5(1.2%)-WO3(8.8%)/TiO2具有较高的催化活性和较宽的活性温度窗口,NO的转化率最高可达98.77%。综合考虑NH3逃逸、设备腐蚀和环境问题,NH3/NO摩尔比控制在1.2以内比较合适;富氧条件对脱硝催化反应的进行更有利。

Fe-SAPO-44分子筛制备及催化脱硝性能

运用N2保护下的离子交换法制备Fe-SAPO-44分子筛催化剂,通过X射线粉末衍射(XRD)、N2吸附-脱附、电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-AES)、扫描电子显微镜(SEM)和氨气程序升温脱附(NH3-TPD)等研究Fe-SAPO-44催化剂的物化性质。对Fe-SAPO-44催化剂进行脱硝活性测试,考察其抗水热老化性能。结果表明,制备的Fe-SAPO-44催化剂的脱硝活性良好,并具有较好的抗水热老化能力。

负载Mn-Fe及硫酸酸化联合作用对合成(Ce,La)CO_(3)F的NH_(3)-SCR脱硝性能影响

以白云鄂博氟碳铈矿为研究对象,按其Ce/La质量比利用水热法合成(Ce,La)CO_(3)F晶粒,并对其NH_(3)-SCR脱硝性能进行研究。结果表明,投加过量NaHCO_(3)合成的(Ce,La)CO_(3)F催化效果更好。合成(Ce,La)CO_(3)F晶粒经500℃焙烧后,脱硝效果最佳,当催化反应温度为200℃时,NO_(x)转化率为34%。负载Mn-Fe及硫酸酸化联合作用可激发(Ce,La)CO_(3)F催化剂组分的活性,联合作用下的催化剂经400℃焙烧后,获得了93%的NO_(x)转化率(催化反应温度250℃)。通过原位红外技术探究了(Ce,La)CO_(3)F催化剂的反应机理。结果表明:负载Mn-Fe及硫酸酸化(Ce,La)CO_(3)F催化剂表面反应主要遵循E-R机理,反应物种为NH_(3)(g)吸附在催化剂表面产生的NH^(+)_(4)/NH_(3)(a)和NO,经一系列中间反应生成N_(2)和H_(2)O。本研究可为稀土精矿作为脱硝催化剂利用提供理论指导。

蜂窝陶瓷填料型催化剂的制备及其脱硝性能评价

本文研制出一种填料型催化剂,通过催化填料吸收塔实现了对模拟船舶内燃机尾气中NO的络合吸收和络合液的耦合再生,提高了络合脱硝的效率及络合液催化再生的能力。通过对填料型催化剂制备工艺研究显示,催化剂中钯含量为1.20%,操作温度为40℃时,整体脱硝效果最好。其脱硝性能评价表明,在模拟烟气的气流量为150 L/h,NO的含量为700 ppm,O2的含量为10%,催化剂用量为150 g,填料装填高度为30 cm,络合液初始浓度为0.05 mol/L以及pH值为6的条件下,在脱硝率达80%以上,催化剂可以连续运行120 min。

某350MW循环流化床超低负荷下SNCR脱硝性能分析

对某350MW循环流化床超低负荷下SNCR脱硝性能及现状进行分析。该脱硝系统在50%负荷以下,即使开大尿素喷枪开度,仍不能满足超低排放要求,严重影响机组获取调峰收益。结合实际运行数据详细分析了机组存在问题,分析了影响尿素热解脱硝效率的因素及应对策略,针对超临界CFB锅炉低负荷运行下氮氧化物超低排放提出了相应的解决方案,这能够为同类型机组升级改造提供一定借鉴意义。