MnO_(x)-FeO_(x)/TiO_(2)低温SCR烟气脱硝催化剂制备及其脱硝性能

采用浸渍法制备MnO_(x)-FeO_(x)/TiO_(2)低温脱硝催化剂粉体,考察锰铁含量对催化剂脱硝性能的影响。选取6Mn-4Fe/TiO_(2)粉体催化剂(Mn质量分数6%,Fe质量分数4%),考察挤出成型配方对条形催化剂孔结构的影响。比较成型前后催化剂脱硝性能及不同浓度SO_(2)下的抗中毒能力。采用XRD和N_(2)吸附-脱附对催化剂进行表征。结果表明,粉体催化剂6Mn-4Fe/TiO_(2)具有最佳的低温SCR脱硝活性,在空速18000 h^(-1),氨氮(氨气和一氧化氮)物质的量比1∶1,氧体积分数5%反应条件下,在(120~220)℃内能够保持100%的脱硝效率。在反应温度180℃,SO_(2)浓度300 mg·m^(-3)条件下具有优异的抗硫能力。且成型后,条形催化剂的活性温度窗口进一步拓宽,抗硫能力有所提高。

NH3选择性催化还原NO_(x)催化剂及其中毒研究进展

选择性催化还原(SCR)技术广泛应用于燃煤电厂锅炉的烟气脱硝过程中,SCR工艺中的核心是高效稳定的催化剂。如何提高SCR催化剂的脱硝效率、稳定性和抗中毒能力,一直是国内外科研人员的研究重点之一。目前钒基催化剂广泛应用于工业生产中,但钒基催化剂具有生物毒性,操作温度高且N_(2)选择性低,因此对环境友好且稳定高效的新型催化剂成为目前脱硝SCR催化剂重要的研究方向之一。重点综述了柱撑蒙脱石催化剂的研究进展,对四类SCR催化剂(贵金属催化剂、分子筛催化剂、金属氧化物催化剂和黏土催化剂)的催化活性、活性组分、抗中毒性能进行了整理总结,并从目前的研究现状出发,展望了SCR催化剂未来可能的发展方向。

水泥行业SCR中温脱硝催化剂研究进展

选择性催化还原技术(SCR)在水泥行业脱硝中被广泛应用,其中,高温范围内(280–350℃)已有较为完善的SCR技术及体系,但在中温区仍有待突破。本工作以中温脱硝催化剂为重点,综述了Mn、Ce、V系脱硝催化剂的研究进展,并分析了Sm、Nb、Ho、Sb、La、Mo、Pr的掺杂对于脱硝催化剂的改性,结合水泥窑炉烟尘中SO_(2)、H_(2)O、碱金属含量高的特点,分析了脱硝催化剂中毒原因,对催化剂的抗H_(2)O、SO_(2)、碱金属中毒性能进行了探讨,展望了水泥行业SCR中温脱硝催化剂的研究前景。

环形套筒窑与炭材烘干系统烟气协同降氮工艺技术

某电石厂建设2座气烧环形套筒石灰窑,石灰窑生产的石灰供电石生产使用,前期通过技术改造,将2座环形套筒窑窑尾烟气输送到炭材烘干装置,作为炭材烘干热源进行使用,实现了余热综合利用,减少了能源消耗。但烟气排放无法达标,为进一步实现“减排”效果,进行了降氮改造升级。本文详细介绍了套筒窑与炭材烘干系统烟气协同降氮工艺技术,在降低煤粉使用量的同时,将套筒窑与炭材烘干装置联合烟囱排放的总烟气氮氧化物(NO_(x))由328~345 mg/m^(3)降低至143~163 mg/m^(3),满足标准排放要求,增加了企业的经济效益和环保效益。

TiFe_(x)Ce_(y)O_(z)催化剂SCR脱硝及气体吸附特性研究

采用溶胶-凝胶法进行Ti-Fe-Ce混合金属氧化物(TiFe_(x)Ce_(y)O_(z))的制备并对催化剂的脱硝效率进行研究;同时,利用第一性原理模拟研究反应气体(NO、NH_(3))在催化剂表面的吸附特性.结果表明:随着Fe、Ce元素的加入,催化剂脱硝效率增大,低温区(100~250℃)脱硝效率最高达到90%以上.当掺杂Fe、Ce元素后,反应气体在催化剂表面的吸附难度下降,同时由于金属掺杂导致锐钛矿晶胞对称性下降,表面氧空位数量增加,促进反应气体的吸附.

燃煤电厂SCR脱硝系统精准控氨优化方法研究

针对燃煤电厂选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)脱硝系统喷氨不均匀的问题,将智能前馈串级控制技术与分区控制技术相结合,提出了一种精准控氨优化方法。在智能前馈环节,采用预测精度更高的改进一维卷积神经网络模型,实现了SCR反应器入口NOx质量浓度的预测,并将其作为智能前馈控制信号,实现了机组全工况下NOx质量浓度的快速准确控制。在分区控制环节,采用分区巡测−多点同步取样测量技术与均衡控制策略相结合的方法,实现了各分区喷氨量的精准控制。该优化方法已应用于多个燃煤电厂,运行结果表明,机组全工况下实现了喷氨量的精准控制,SCR反应器出口断面NOx质量浓度分布均匀,波动范围小,氨耗量降低明显,经济效益显著。

前驱体盐对铁钛催化剂及其脱硝性能的影响

利用低价态铁前驱体盐(FeSO_(4))对高价铁前驱体盐(Fe(NO_(3))_(3))进行替换,制备一系列新型铁-钛复合氧化物基脱硝催化剂。在该系列催化剂中,Fe_(0.5)Fe_(0.5)TiO_(y)催化剂展现高稳定性、水硫耐受性及优异的低温活性与催化选择性等优点。通过X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、比表面积测试(BET)、程序升温法(H_(2)-TPR、NH_(3)-TPD、O_(2)-TPD)、X射线光电子能谱(XPS)和原位红外(In situ DRIFTs)等分析手段对催化剂进行表征。结果表明,Fe_(0.5)Fe_(0.5)TiO_(y)催化剂具有较大的比表面积(65.056 7 m^(2)/g),较高的表面可增加还原物种含量、酸性位点数量及表面活性氧浓度。此外,该催化剂表面的NH_(3)-SCR反应过程主要遵循E-R机理。

无焰燃烧研究进展及其应用

无焰燃烧具有燃烧温度分布均匀、燃烧效率高、污染物排放低的等优势,是21世纪最有发展前景的燃烧技术之一。综述了无焰燃烧的燃烧特性与判别方法,目前研究中主要以观察火焰锋面的方法为主,烟气内部循环率、温升判定为辅;无焰燃烧的形成与燃烧特性受多方面因素影响,基于已有研究阐述了燃料种类与工况条件对无焰燃烧的影响,分析了气体燃料和固体燃料的无焰燃烧低NO_(x)排放机理,最后结合现有应用情况展望了无焰燃烧的研究和发展方向。

水热处理对Cu/SSZ-39脱硝催化剂性能的影响

采用离子交换法制备了Cu/SSZ-39催化剂。随后,对催化剂进行不同温度下的水热处理。采用XRF、XRD、SEM、N_(2)-吸附脱附、H_(2)-TPR、XPS和NH_(3)-TPD表征,分析了催化剂的成分、结构、形貌等性质。随后,在固定床微型反应评价装置上测试了催化剂的脱硝活性。结果显示,水热处理对Cu/SSZ-39催化剂的成分、晶型、形貌和孔结构影响较小,但会导致催化剂上Cu物种的结构和催化剂的酸性改变。650℃水热处理后,催化剂上部分Cu(OH)^(+)-Z物种转变成了CuO_(x)物种和Cu^(2+)-2Z物种。进一步提升水热处理温度至750℃,催化剂上更多CuO_(x)物种生成,同时催化剂的酸性下降。因此,经650℃水热处理后,催化剂的脱硝活性略低于新鲜催化剂,而在750℃下水热处理后的催化剂却显示了最低的脱硝活性。

Cd对V-Mo/Ti脱硝催化剂性能的影响

为明确燃煤烟气飞灰中Cd元素对V-Mo/Ti脱硝催化剂性能的影响,采用浸渍法,制备V-Mo-Cd/Ti催化剂。采用X射线衍射(XRD)、N_(2)-吸附脱附、H_(2)-程序升温还原(TPR)、X射线光电子能谱(XPS)和NH_(3)-程度升温脱附(TPD)等手段,研究了Cd对催化剂物理化学性能的影响。同时,在固定床微型反应器上考察了不同催化剂的脱硝性能。结果表明:Cd会降低催化剂的比表面积。相比V-Mo/Ti催化剂,V-Mo-Cd/Ti催化剂上的V^(5+)物种减少,V^(5+)/(V^(3+)+V^(4+)+V^(5+))比率降低。此外,Cd还会造成催化剂的O_(α)/(O_(α)+O_(β))比率和表面酸量的降低。因此,V-Mo-Cd/Ti催化剂的脱硝活性低于V-Mo/Ti催化剂。通过将V-Mo/Ti催化剂中MoO_(3)的质量分数由3%提升至5%,可以有效减小Cd对催化剂的负面影响。

W火焰机组SCR催化剂低负荷下脱硝性能研究

为了探明W火焰机组SCR催化剂对低负荷烟气条件的适应性,以国内某W火焰机组为研究对象,进行了实际机组烟气条件下的SCR催化剂低负荷脱硝性能测试,探究催化剂活性衰减与恢复规律,并讨论在不同烟气SO_(3)体积比条件下的催化剂失活特性。采用N_(2)吸附-脱附、扫描电子显微镜(SEM)、X射线荧光光谱分析仪(XRF)等仪器表征手段对试验样品进行分析,推断催化剂低负荷失活的可能机理。结果表明:SCR催化剂在325℃条件下,活性均不随反应时间的延长而明显下降,可长时间稳定运行;SCR催化剂在304℃条件下出现了活性衰减现象,但其活性可随机组负荷升高而恢复;SCR催化剂在291℃条件下失活较快,随机组负荷升高催化剂脱硝活性无法完全恢复;烟气中SO_(3)体积比越低,催化剂低负荷失活显现就越轻微。SCR催化剂在低温失活后,出现了BET比表面积大幅下降、表面S含量增加等现象。结合测试仪器表征和性能测试结果,SCR催化剂低负荷条件下脱硝性能衰减主要是由于硫酸氢铵等物质的沉积造成。由于W火焰机组烟气具有高NO_(x)、高SO_(x)体积比的特性,其SCR催化剂在低负荷条件下运行具有更高的最低喷氨温度,更容易发生低温失活现象。因此,W火焰机组在低负荷运行时应密切关注SCR脱硝系统运行安全和NO_(x)达标排放。

粉煤灰负载锰基催化剂低温脱硝活性及水硫抗性的实验研究

采用超声波辅助浸渍法,以燃煤电厂粉煤灰为载体,硝酸铁为铁源,硝酸锰和高锰酸钾为不同锰源,分别制备Mn-Fe/FA(N)和Mn-Fe/FA粉煤灰负载锰基脱硝催化剂。利用自制固定床装置评价催化剂的脱硝活性,结合X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS),NH_(3)-程序升温脱附(temperature programmed desorption TPD)和H_(2)-程序升温还原(H_(2)-temperature programmed reduction,TPR)等技术表征催化剂的化学特性,明晰催化剂的脱硝活性和水硫抗性机制。结果表明,Mn-Fe/FA催化剂的低温脱硝活性显著高于Mn-Fe/FA(N)催化剂;Mn-Fe/FA催化剂的脱硝活性温度窗较宽(70~200℃);在200℃,模拟烟气中水蒸气(体积分数5%或10%)对催化剂的脱硝活性没有影响;在含有5%H_(2)O和52mg/m^(3)SO_(2)的模拟烟气中运行4h后,NO_(x)的转化率仍保持在75%。以KMnO_(4)作为锰源可以提高催化剂的表面氧化还原特性、提高活性金属离子(Mn^(4+),Fe^(3+))以及化学吸附氧的含量、抑制硫酸盐在催化剂表面的沉积。

大气压介质阻挡放电及协同催化剂脱硝研究进展

受绿色生态和可持续发展战略理念的驱动,废气排放对环境造成的危害备受关注。NO_(x)作为废气的主要污染物之一,是废气污染物控制的重点与难点。基于此,本文介绍了传统后处理脱硝技术的优缺点及应用现状,回顾了介质阻挡放电(DBD)基础研究,分析了DBD脱硝性能,重点阐述了DBD协同催化剂脱硝及脱硝机理。分析指出:①DBD驱动电源与反应器结构是制约脱硝性能的关键因素;②单独DBD技术脱硝性能较差,而DBD协同催化填充床技术展现出优异的脱硝性能和较高的N_(2)选择性;③等离子体协同催化脱硝机理研究主要包括等离子体特征参数诊断、流体模型验证、等离子体传播机制分析以及原位表征,而在等离子体催化理论计算方面的研究较为缺乏。因此,未来DBD协同催化脱硝技术应立足如下几个方面发展:研发高功率、低能耗电源,提升废气NO_(x)处理量;优化反应器结构,提升脱硝的效率与选择性;设计与构筑适宜于DBD环境的脱硝催化剂;深入全面分析DBD协同催化剂脱硝机理。

Mn_(15)Zr_(3)La_(10)/ZSM-5非贵金属催化剂的合成及其优异低温C_(3)H_(6)-SCR脱硝性能研究

与传统NH_(3)-SCR不同,C_(3)H_(6)-SCR由于较高的反应能垒在低温下(<300℃)通常表现出较差的脱硝性能。在模拟实际发动机稀燃条件下,采用浸渍法制备了一系列Mn_(x)Zr_(y)La_(z)/ZSM-5非贵金属催化剂,在C_(3)H_(6)-SCR中表现出优异的低温脱硝性能,其NO转化率在空速为30000 h^(-1)温度区间为190~270℃超过90%,最高NO转化率在250℃达到100%。实验结果表明,La引入明显地提高了催化剂的孔道直径(3.20→4.07 nm),显著提升了活性Mn物种的分散以及活性Mn物种的表面离子浓度,进而增加催化剂表面Lewis酸数量;此外,XPS结果表明,La的引入产生了更多的Mn^(4+)向Mn^(3+)的电子转移,在活性物种MnO_(x)上造成更多的晶格氧空位,这些提升可能是Mn_(15)Zr_(3)La_(10)/ZSM-5催化剂表现出优异低温活性的原因。我们希望这项研究能有助于揭示稀土金属La在低温C_(3)H_(6)-SCR中的影响,并有助于进一步合成高活性的非贵金属低温C_(3)H_(6)-SCR催化剂。

烟气中Fe_(2)O_(3)对商用V-Mo/Ti脱硝催化剂的性能影响研究

为明确燃煤烟气飞灰中Fe_(2)O_(3)对商用脱硝催化剂的影响,采用浸渍法制备了不同Fe_(2)O_(3)负载量的V-Mo-Fe/Ti脱硝催化剂。通过XRF、XRD、N_(2)-吸附脱附、NH 3-TPD、H_(2)-TPR、XPS等表征手段对催化剂的物理化学性能进行分析。随后,使用固定床微型反应评价装置对催化剂进行了脱硝性能检测。结果表明,Fe_(2)O_(3)的负载对催化剂的晶型和孔结构影响不大,却能提升催化剂的酸性和还原性能。然而,Fe_(2)O_(3)同时会对催化剂活性位产生覆盖作用,导致催化剂化学吸附氧含量以及脱硝活性的降低。此外,Fe_(2)O_(3)会增加硫酸氢铵在催化剂上的沉积,影响催化剂的运行稳定性。

钕铌共掺杂对V-Mo/Ti脱硝催化剂性能的影响

通过添加助剂可以提高催化剂脱硝活性,因此采用浸渍法,制备了Nd、Nb共掺杂的V-Mo/Ti脱硝催化剂,并采用XRD、N_(2)-吸附脱附、H_(2)-TPR、XPS、NH_(3)-TPD等测试手段对催化剂的物理化学性质进行分析。结果表明:经Nd、Nb改性后的催化剂H_(2)还原峰峰顶温度向低温方向移动,说明加入Nd、Nb后在一定程度上调节了催化剂活性组分的分散程度;V-Mo-Nd-Nb/Ti催化剂的O_(α)含量最高,有利于其脱硝性能;Nd和Nb的共掺杂催化剂的整体脱硝活性要优于V-Mo/Ti催化剂,在210℃下催化剂的脱硝效率能够达到71.8%,还能减少N_(2)O的生成。该催化剂还具备优良的抗SO_(2)、H_(2)O性能,反应28 h后,催化剂的脱硝效率依然能达到93%左右。

负荷多变工况下燃煤电厂SCR脱硝系统喷氨优化调整试验研究

燃煤电厂机组负荷突变、SCR脱硝反应器烟气流场不均等因素,引起逃逸NH_(3)浓度超标、空预器堵塞等问题。通过气态污染物测试采样法,在不同负荷工况下,考察了SCR反应器进出口NO_(x)质量浓度、氨逃逸浓度、流速等指标分布;根据SCR反应器进、出口断面的NO_(x)及O_(2)浓度、流速及氨逃逸浓度分布,调节各喷氨调整手动阀门开度,最大限度提高反应器出口的NO_(x)浓度分布均匀性。试验结果表明:喷氨优化调整后,在机组相同负荷工况下,SCR反应器出口NO_(x)浓度分布均匀性明显改善。当机组负荷分别为300、360、450MW时,反应器出口NO_(x)质量浓度分布相对标准偏差由优化调整前的25.7%、20.6%和27.9%分别下降至13.7%、9.0%和15.8%。出口氨逃逸浓度较优化调整前分别下降了27%、36%和26%。通过对比分析调整前、后不同负荷工况下的关键参数DCS历史数据,评估分析了喷氨优化调整前后的效果。评估结果显示:当负荷为360MW时,喷氨量由调整前160kg/h下降至140kg/h,总排口NO_(x)排放浓度由50mg/m^(3)下降至40mg/m^(3);当负荷600MW时,总排口NO_(x)排放浓度为50mg/m^(3)的情况下,喷氨量由调整前400kg/h下降至340kg/h,SCR反应器出口NO_(x)浓度及喷氨量较调整前下降幅度明显,优化调整效果显著。

金属氧化物脱硝催化剂钾、钠中毒及抗中毒研究进展

金属氧化物脱硝催化剂是NH3选择性催化还原技术(NH_(3)-SCR)中应用最广泛的催化剂,但在使用过程中易受到碱金属钾、钠的影响,使其脱硝活性下降甚至失效。本文介绍了不同金属氧化物催化剂进行脱硝时的反应机理,以及存在钾、钠时金属氧化物催化剂的物理和化学失活机理,系统介绍了催化剂抗钾、钠中毒改进的技术方法,即元素掺杂改性、改变载体形状、硫酸化以及酸性气氛等。

生物质电厂脱硝技术方案探讨

结合氮氧化物(NO_(x))排放要求,探讨了生物质电厂中选择性非催化还原法(SNCR)、选择性催化还原法(SCR)、臭氧脱硝、触媒陶瓷纤维滤管工艺的应用,推荐了超低排放标准下的脱硝方案。

载体酸化对V-Mo/Ti脱硝催化剂性能的影响

分别使用硫酸、磷酸和盐酸对TiO_(2)进行酸化,用于制备V-Mo/Ti脱硝催化剂。采用XRF、N_(2)-吸附脱附、拉曼光谱、H_(2)-TPR、NH_(3)-TPD、XPS等表征手段对催化剂的物理化学性质进行分析。结果显示:载体的酸化会导致催化剂比表面积的降低,聚合钒物种含量的降低,Oα含量减少。相比V-Mo/Ti催化剂,采用硫酸酸化的TiO_(2)所制备的催化剂酸强度略有降低,还原性能提升,从而催化剂的脱硝性能有所提升。盐酸酸化和磷酸酸化均会导致催化剂的酸性性能和还原性能的下降,对催化剂的脱硝性能有负面影响。4种催化剂中,V-Mo/Ti-S催化剂显示了最佳的脱硝性能,且具有较好的抗SO_(2)、H_(2)O性能。