气体燃料再燃对NOx还原的影响

气体燃料再燃是研究较多的降低烟气中NOx含量最有效的方法之一。本文以典型的一次燃烧区烟气成分为模拟烟气,研究了不同的气体燃料(CH4,C2H2和C2H4)作为再燃燃料时,再燃区燃烧工况(空气过量系数和再燃温度)对NOx再燃过程和NOx还原率的影响。通过计算发现,不同组分的气体燃料、再燃区空气过量系数及再燃区温度对NOx的再燃过程和NOx还原率都有重要的影响。

一种用于柴油机并能自行更新的NOx还原系统

Hydrogen Source LLC(一个燃料处理系统开发商)与Ricardo公司合作开发出一套可以让原始设备制造商满足美国2009轻型和2010重型柴油机氧化氮(NOx)排放要求的尾气接触处理系统。新系统对柴油机的改造采用了氢源接触部分氧化(CPO)技术，该技术在柴油机上外加了一个双柱结构的低含量NOx接触捕获器(LNTs)，它能有效去除废气中的NOx。CPO技术还能定期将一些柴油转变成氢气和富含一氧化碳气体的混合气(又称合成气)，合成气可用来将捕获器捕获的NOx还原成氮气和水。

130t煤粉炉内煤制气还原NOx的反应机理与CFD耦合计算

在没有气源的电厂,可以采用煤制气再燃低NOx燃烧技术,即采用空气和水蒸气作为气化介质,在1000℃以下进行气化得到煤制气,实现部分煤气化再燃低NOx燃烧技术。本文选用GRI3.0反应机理,简化后得到了适用于NOx还原计算的简化机理,包括26个组分和63个反应,对130t煤粉炉进行了多步反应机理和CFD耦合计算的尝试,并对还原气喷口和还原气比例进行了设计计算,提出了改造设计方案,可实现NOx还原率超过80%。计算结果表明,采用部分煤制成再燃气燃烧没有明显影响煤的燃尽率;130t煤粉炉设计的三次风喷口应该上移3m,以增加再燃反应时间;再燃气比例可设计为30%,以增加NOx还原效果。

富氧条件下Co／ZSM-5催化剂对C3H8选择还原NOx的性能

采用多种物理化学手段研究了在模拟的轻型柴油车尾气中不同Co担载量及Cu掺杂的Co/ZSM-5催化剂的Co组分分散状态、可还原性、NO吸附脱附性质对C3H8选择性催化还原NOx性能的影响。结果表明,浸渍法制备的Co/ZSM-5催化剂上既有外表面上的Co3+和Co2+物种,也有孔内的Co2+离子。富氧条件下Co/ZSM-5催化剂上C3H8选择性催化还原NOx的活性主要与ZSM-5载体孔外表面分散的CoOx物种中的钴离子可还原能力和NO吸附脱附性能密切相关。Co/ZSM-5催化剂上适宜的Co担载量约为4.0wt%,低担载量时随Co担载量增加,表面CoOx物种中钴离子可还原能力增强,C3H8选择性催化还原NOx的低温转化活性增加;高担载量时,随Co担载量增加,单位Co离子的NO吸附量的减少以及催化剂表面活性中心数的减少,导致了Co/ZSM-5催化剂NOx的转化率和催化剂比速率(k)的下降。孔外表面Co3O4晶体的存在使催化剂表面产生较强的NO吸附,并在高温时有利于C3H8的氧化燃烧,使C3H8选择性催化还原NOx的活性降低。

V_2O_5-MoO_3/TiO_2催化剂的NOx选择性催化还原及SO_2氧化活性

采用浸渍法以TiO2为载体制备V2O5-MoO3/TiO2选择性催化还原催化剂,研究V2O5和MoO3负载量对于催化剂选择性催化还原反应及SO2氧化活性的影响,并考察氧含量、氨氮物质的量比和反应空速对3%V2O5-6%MoO3/TiO2催化剂选择性催化还原脱硝活性的影响。结果表明,随着催化剂中V2O5负载质量分数增加,V2O5-MoO3/TiO2催化剂的选择性催化还原活性和SO2氧化活性均呈上升趋势。MoO3的负载对催化剂的SO2氧化活性有明显抑制作用。MoO3负载质量分数超过9%,制备的催化剂既保持较高的低温选择性催化还原活性,又使选择性催化还原反应中的SO2转化率小于1%。

新型碳质催化剂用于NH_3选择性催化还原NOx的研究

以城市污水处理厂剩余污泥为原料制备了一种新型碳质催化剂。通过试验考察了催化剂在NH3选择催化还原NO中的应用效果。结果表明,催化性能较好,最佳的制备和催化反应条件为:锌铁物质的量比1∶0.5,热解温度750℃,反应温度400℃,O2浓度15%。在此条件下,NOx的最大转化率达98.3%。通过考察证明催化剂自身具有一定的还原性能。对催化剂进行了FTIR、TG、SEM和BET分析,结果表明,催化剂具有很丰富的孔结构、活性粒子和表面官能团,比表面积较大,最大可达307 m2.g-1,分析结果显示具有良好的催化条件。

贵金属改性的Ag/Al2O3选择性催化还原NOx的研究

研究了几种贵金属改性的Ag/Al2O3催化剂选择性还原(SCR)NOx的活性.实验结果表明,在模拟柴油机尾气的实验条件下,Ag-Pd(0.01%)/Al2O3与Ag/Al2O3相比,在300～500℃的温度范围内显示出很高的NOx转化率.而Pt和Au的添加均使Ag/Al2O3的NOx的转化率明显降低.原位漫反射红外光谱(In-situ DRIFT)结果显示,添加少量Pd在反应过程中有利于催化剂表面烯醇式(CH2CHO-)活性中间物的生成,该物种与催化剂表面吸附的NO-3反应活性很高,能够生成关键中间体异氰酸酯(-NCO),从而加速了NOx催化还原反应活性.

SO2对Ag-Pd/Al2O3选择性催化还原NOx的影响

研究了SO2对Ag-Pd/Al2O3催化剂选择性还原(SCR)NOx的影响.实验结果表明,在SO2添加的实验条件下,Ag-0.01%Pd/Al2O3在300～500℃的温度范围内NOx转化率迅速下降.原位漫反射红外光谱结果显示,SO2在催化剂表面转化为硫酸盐,不利于烯醇式(CH2CHO-)活性中间物和表面硝酸盐(NO-3)的生成,从而影响了关键中间体异氰酸酯(-NCO)生成,对NOx催化还原反应活性有负面影响.

稀薄燃烧发动机NOx排放的控制策略及NOx储存—还原催化转化器

众所周知,稀薄燃烧对于21世纪抑制气候转暖和节约能源有着无可争议的重要作用.当前世界上的稀薄燃烧汽油机技术大体上分成两大类,一类是将汽油喷在进气门前的可控燃烧速率(CBR=Controlled Burn Rate),适用于排量不超过1.8 L者;另一类是将汽油直接喷入气缸的汽油直接喷射(GDI=Gasoline Direct Injection),适用于排量超过1.8L者.

钾负载量对CuO/K2CO3/MgAl2O4催化剂高温NOx储存还原性能的影响

制备了适用于高温氮氧化物储存还原(NSR)反应的Cu O/K_2CO_3/MgAl_2O_4非贵金属催化剂,考察了钾负载量对催化剂NSR性能的影响,发现钾主要以高分散K_2CO_3和体相K_2CO_3的形式存在.在稀燃条件下,NOx在体相K_2CO_3上形成了高温稳定的硝酸盐物种,而高分散K_2CO_3上形成的硝酸盐的高温稳定性则较差.当钾负载量较低时,催化剂的NOx储存能力有限,K_2CO_3主要以高分散形式存在,稀燃阶段形成的硝酸盐的热稳定性较低,高温NSR活性较低;而钾负载量过高时,K_2CO_3则会覆盖Cu O活性位,从而降低催化剂的NSR活性.在450℃的高温条件下,钾负载量为10%时,所制备催化剂的NOx储存还原能力最佳,NOx还原效率达到99.9%,是一种具有潜在应用前景的高温NSR催化剂.

热老化温度对铈改性水滑石基LNT催化剂NO_(x)吸附-还原性能的影响

采用共沉淀法和分步浸渍法合成了Ce改性水滑石基Pt/BaO/MgAlCe10催化剂,对催化剂进行不同温度热老化处理.通过NO_(x)-TPD、H_(2)-TPSR、XRD、SEM-EDS、in-situ DRIFTs等研究了热老化温度对催化剂的NO_(x)吸附性能、还原性能、晶相结构、微观形貌等的影响.结果表明,催化剂经过600℃和700℃热老化处理后,仍表现出良好的NO_(x)吸附-还原性能;而经过800℃热老化处理后,催化剂表面出现烧结,晶相结构发生明显改变,Pt颗粒发生团聚,催化剂的活性明显下降,NO_(x)存储能力下降了46.8%,NO_(x)转化率由89.53%下降为77.35%.此外,与未处理催化剂相比,经过800℃热老化处理后的催化剂,吸附形成的硝酸盐物种大量减少,催化剂对亚硝酸盐的催化氧化能力被削弱.

Cu^2+离子掺杂SnO2固溶体催化剂的晶格容量效应:NH3选择性还原NOx反应性能提高的本质原因

NOx排放给人类健康和环境带来了严重的危害,目前已发展了多种消除其污染的方法.其中氨选择性催化还原(NH3-SCR)技术是固定源和移动源柴油机排放NOx的有效消除方法之一.非贵金属氧化物催化剂由于廉价、且原料来源丰富,用于NH3-SCR反应在过去几十年一直备受人们关注.由于晶格畸变和不等价取代等原因,与单组分氧化物催化剂相比,替代型金属氧化物固溶体催化剂通常具有更优异的物理化学性能.其中典型的例子是已被广泛用作汽车尾气净化转化器储氧材料的铈锆固溶体.与纯CeO2相比, Zr^4+离子溶入立方萤石CeO2晶格形成固溶体结构后,显著提高了其稳定性和储氧能力.近八年来,我们以四方金红石型SnO2为溶剂,系统地研究了系列金属阳离子在其晶格中的溶解行为,并考察了其催化反应性能.为深入理解固溶体催化剂的结构与反应性能之间的关系,我们首次创建了简单易行的XRD外推法定量金属氧化物固溶体中溶质阳离子的晶格容量.结果表明,其它离子掺杂形成SnO2基固溶体可显著增加其表面缺位氧和Lewis酸性位点的数量,且可使缺位氧在较高温度下保持稳定,显著提高了所得催化剂的反应性能.另外我们还发现,当溶质离子含量为晶格容量时可得到最大量的纯相固溶体,此时催化剂通常具有最优的性能,具有明显的阈值效应.很多研究表明,含CuO的一些催化材料通常对NOx选择还原具有良好的低温活性和选择性,但把Cu^2+离子溶入SnO2晶格构建固溶体催化剂用于NH3-SCR反应迄今未见报道.因此,为获得性能优良的催化剂,本文采用共沉淀法制备了系列不同Cu^2+离子含量的Sn-Cu复合氧化物固溶体催化剂,并采用XRD外推法测定了Cu^2+离子在SnO2中的晶格容量,为0.10 g CuO/gSnO2,相当于Sn/Cu摩尔比为84/16.Raman结果表明, Cu^2+离子含量低于晶格容量时,随其含量增加,表面氧缺位数量增加,且在晶格容量时达到最大.H2-TPR, O2-TPD和NH3-TPD结果表明,随着Cu^2+离子含量增加,催化剂表面活性氧物种和表面酸中心的数量均增加;在Cu^2+离子含量接近晶格容量时,催化剂中形成最大量的纯固溶体相,上述活性中心均可达到最大量.此时,催化剂具有最佳的NH3-SCR反应性能.因此, Cu^2+离子溶入SnO2晶格形成固溶体催化剂,在结构和反应性能上均具有明显的晶格容量阈值效应.通过将Cu^2+离子含量调控在晶格容量,可获得反应性能最好的Sn-Cu复合氧化物固溶体催化剂.

循环流化床燃烧条件下焦炭表面NO_x还原机理研究进展

为使CFB锅炉达到NO_x原始超低排放,需要更加深入地理解煤炭燃烧过程中NO_x生成和还原机理,其中焦炭对NO_x的还原(NO_x-char反应)被认为是CFB含氮反应体系中最重要的环节之一.综述了文献中对NO_x-char反应的研究结果 ,围绕基本反应过程、焦炭中矿物杂质作用和影响因素三个部分,较为全面地阐述了焦炭表面NO_x还原过程.研究表明,碳原子除可直接作为还原反应物外,还可为CO,H_2,NH_3等还原性气体提供吸附表面从而间接还原NO_x,同时焦炭中的K,Fe,Ca等具有催化活性的矿物杂质能明显促进NO_x-char反应.多种还原作用共同存在使得NO_x-char反应的影响因素众多,包括煤种、热解条件、反应温度、焦炭粒径、碳燃尽率、CO/O_2/H_2O/SO_2等环境气体、焦炭中矿物杂质含量和化学组成等.另外,很多情况下这些因素并非独立作用,而是相互影响,且常在不同条件下对NO_x还原表现出"促进-抑制"两重性质.未来还需更加深入地研究焦炭表面NO_x反应体系,特别是定量描述不同影响因素的作用,建立CFB全炉膛NO_x排放模型,从而为深度挖掘循环流化床技术的低氮燃烧潜力奠定理论基础.

再燃燃料中HCN对NO_x还原的影响

燃烧再燃是降低ＮＯｘ 排放的一项重要的炉内措施。通过对再燃区不同的空气过量系数和再燃温度条件下的数值计算，研究了用含有ＨＣＮ 的天然气（ＣＨ４） 作为再燃燃料的再燃过程。研究发现，再燃燃料中含氮组分的存在，以及再燃区的工况条件都对ＮＯｘ 的还原率有很大的影响。因此，在实施降低ＮＯｘ 排放的再燃技术过程中，应当根据实际情况对再燃区的燃烧工况进行优化，选择合适的再燃区温度和空气过量系数。

煤粉再燃煤焦异相还原NO_X的影响因素分析

煤粉再燃烧技术是低NOX燃烧技术中正在发展的较有前途的一种方法。本文从再燃烧降低NOX原理分析入手,分析了煤种、煤颗粒粒径、热解条件、反应条件、煤中金属氧化物等因素对煤焦异相还原NOX的影响及规律,为进一步研究提供参考。

Pd-K/MgAlO催化剂上的NO_x存储、脱附和还原过程

利用程序升温脱附(TPD)、程序升温表面反应(TPSR)和原位红外光谱(in situ IR)等技术研究了Pd-K/MgAlO催化剂上的NOx存储、脱附和还原过程.结果表明,NOx在Pd-K/MgAlO上主要以硝酸根和亚硝酸根的形式存储.在Pd的催化作用下,部分亚硝酸根被氧化为强酸性的硝酸根,变得更容易存储.由NOx-TPD计算得到Pd-K/MgAlO的NOx存储容量高达890.4μmol.g-1.此外,在NOx脱附及H2还原的实验中均发现了Pd催化的亚硝酸盐歧化分解反应,该反应通过亚硝酸盐溢流至Pd位实现.亚硝酸盐的溢流产生了两个作用:促进NOx低温脱附及促进H2对存储NOx的还原.此发现为NOx存储物种的溢流机理提供了一个有力的证据.

Pt对Ba-Ce/γ-Al_2O_3催化剂低温还原和脱除NO_x的影响

为研究稀燃氮氧化物捕集催化剂的低温还原和脱除NOx排放性能,通过浸渍法制备了Ba-Ce/γ-Al_2O_3和Pt/BaCe/γ-Al_2O_3催化剂,利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜/能谱仪(SEM/EDS)和X射线光电子能谱(XPS)对其理化性质进行了表征.结果表明:Ba-Ce/γ-Al_2O_3催化剂各组分结晶和分散良好,且晶粒尺寸较小;添加铂(Pt)后,对催化剂形貌产生了显著影响,主要由近似球形颗粒变为了块状物质.在催化剂表面,Pt^(0+)是Pt的主要存在形式,也存在少量PtO_x;Ce主要以Ce^(4+)存在,且存在少量Ce^(3+),Ce^(4+)和Ce^(3+)的共存有利于活性氧在催化剂表面的迁移;最后通过H2程序升温还原(H2-TPR)和基于模拟气试验平台的NO_x存储还原(NSR)循环试验对催化剂的催化活性进行了分析,结果表明:添加Pt后,催化剂的还原温度降低了220,℃,NO_x存储还原循环平均转换率提高了12.1%,.

CaO对煤焦还原NO的催化作用

本文通过对添加催化剂(CaO)和没有添加催化剂的脱矿煤粉(煤粉中的矿物质对煤焦还原NOx也有催化作用)燃烧NOx生成的比较研究。量化分析了CaO对NOx生成的影响。本文实验均在1050℃,一个标准大气压下完成。试验用煤为神府褐煤。

吸附还原法还原过程中空燃比控制策略的试验研究

运用研制设计的新型稀燃尾气催化系统和恒转矩电控系统,对稀NOx吸附还原催化器(LNT)还原过程中空燃比大小和浓、稀燃时间比值及长短对稀燃发动机性能进行了试验研究,结果表明:还原过程空燃比大小和稀、浓燃时间比值及长短不仅对发动机的输出转矩大小、燃油消耗率等性能有影响,而且对发动机的排放特性也有重要影响。稀NOx吸附还原催化器还原过程空燃比越小和浓、稀燃时间比值越大、浓燃还原时间越长,NOx还原越彻底,NOx排放越低,但稀燃发动机的比油耗稍变大,经济性变差。因此,在应用LNT降低稀燃发动机NOx排放时,需要对其还原过程空燃比大小和浓、稀燃时间比值及长短进行优化。

富氧条件下SnO_2/Al_2O_3催化剂上丙烯选择性还原NO_x的研究

考察了分别用浸渍法、共沉淀法和溶胶 凝胶法制备的SnO2 /Al2 O3 催化剂上丙烯选择性还原NOx 的催化活性 ,发现制备方法与Sn的负载量对其活性有重要影响 .溶胶 凝胶法制备的SnO2 /Al2 O3 催化剂活性最高 ,Sn的最佳负载量为 5 % .与浸渍法和共沉淀法制备的 5 %SnO2 /Al2 O3 催化剂相比 ,溶胶 凝胶法制备的 5 %SnO2 /Al2 O3 催化剂受水蒸汽的抑制作用较弱 ,并且在水和SO2 共存的条件下活性最高 .此外 ,反应气中丙烯及氧气浓度的增加有利于NOx