纳米TiO2催化燃烧固硫的实验研究

通过纳米TiO2催化CaO燃烧后粉煤灰的成分分析和燃烧烟气中SO2含量的测定确定固硫效果,探讨了纳米TiO2添加量、Ca/S摩尔比、不同条件制备的纳米TiO2及燃烧温度对分析纯CaO固硫的影响,比较了纳米TiO2对不同煤种以及不同钙基固硫剂的固硫效果,并对反应产物进行了X射线衍射和扫描电镜分析.结果表明,纳米TiO2与CaO共同作用时,纳米TiO2最佳的添加量为8%;在Ca/S摩尔比为2、燃烧温度为850℃时纳米TiO2催化分析纯和工业纯CaO固硫效率达87.8%和60.3%,比不添加纳米TiO2时增加13.4%和29.6%.纳米TiO2对不同煤种燃烧时CaO固硫有较好地催化作用,能够促进SO2转化成SO3的本征反应,同时增加煤灰的孔尺寸,促进二氧化硫的扩散从而提高CaO的固硫效果.     

碱性固硫剂的固硫效果分析

本文描述了各种碱性氧化物固硫效果选择实验结果,论述了煤种,燃烧温度、钙/硫比、Fe_2O_3对固硫效果的影响。     

纳米TiO2催化燃烧固硫的实验研究

通过纳米TiO₂催化CaO燃烧后粉煤灰的成分分析和燃烧烟气中SO₂含量的测定确定固硫效果,探讨了纳米TiO₂添加量、Ca/S摩尔比、不同条件制备的纳米TiO₂及燃烧温度对分析纯CaO固硫的影响,比较了纳米TiO₂对不同煤种以及不同钙基固硫剂的固硫效果,并对反应产物进行了X射线衍射和扫描电镜分析.结果表明,纳米TiO₂与CaO共同作用时,纳米TiO₂最佳的添加量为8%;在Ca/S摩尔比为2、燃烧温度为850℃时纳米TiO₂催化分析纯和工业纯CaO固硫效率达87.8%和60.3%,比不添加纳米TiO₂时增加13.4%和29.6%.纳米TiO₂对不同煤种燃烧时CaO固硫有较好地催化作用,能够促进SO₂转化成SO₃的本征反应,同时增加煤灰的孔尺寸,促进二氧化硫的扩散从而提高CaO的固硫效果.     

煤燃烧中硅酸盐A的高温固硫促进作用

研究了硅酸盐Ａ在不同含量，不同温度下的对碳酸钙固硫碱性能的影响，发现在１２００℃高温下，碳酸钙固硫剂中添加一定量的硅酸盐Ａ，固硫率从１６％提高到３３％，提高率达１０６％，若添加碳酸钾与硅酸盐Ａ的复合添加剂，则固硫率为３６％，提高率为１２５％，用含硅酸盐Ａ的钙基固硫剂与煤制成型煤，在实际锅炉中于１２５０℃试烧，其固硫率达４７％。     

“SO_2近零排放”型煤技术研发新进展

型煤是解决民用散烧煤用户大气污染的有效途径,但目前市面上的型煤固硫率仍较低,仅为40%~60%,且存在高温下SO_2的二次释放和受潮易破碎的问题,据此研发了一种新型固硫剂和新型黏结剂,具有较高的高温固硫率和较好的经济性。采用与之配套的新型生产工艺设备,制备出的型煤在燃烧过程中能"定温、定时、定向开花";经实验测得该类型煤在Ca/S为2、燃烧温度为1 100℃条件下,固硫率近100%,二氧化硫趋于零排放,燃尽率达到95%以上,达到节煤目的。同时,新型黏结剂的使用,提高了型煤的防水性,改善了型煤贮存性能。     

煤燃烧脱硫过程中影响无机矿物转化行为的因素

以合山煤(HS)和万盛煤(WS)为研究对象,分别讨论了当石灰石作固硫剂时钙硫比、温度等因素对固硫效率的影响;运用XRD测试手段,研究了不同脱硫条件对其灰渣产物矿相组成的影响规律,并利用CaO-Al₂O₃-SiO₂三元相图进行分析,从而初步揭示出煤燃烧脱硫过程中无机矿物质间的转化行为.实验表明:燃烧温度和钙硫比对固硫率及灰渣产物的矿相组成都具有很重要的影响.升高温度或提高Ca/S,能明显促进CaO与煤粉中无机成分间的固相反应,利于C₄AF、C₂AS、β-C₂S等矿物的形成,但大于1050℃后易使硬石膏发生分解,而引起固硫率下降.固硫产物中含硫矿物的形式与含量决定了不同温度下固硫效率.本实验中,石灰石对合山煤的最佳固硫条件为Ca/S＝2～3,t=850～900℃,此时固硫率高达90%左右.     

煤矸石砖烧结固硫的实验研究

在煤矸石制砖原料中添加高效固硫剂,可显著降低砖瓦焙烧过程中废气SO_2产生量,实现从源头减少SO_2排放的目的,并降低末端脱硫成本。文章通过对CaO、CaCO_3、Ca(OH)_2 3种钙基固硫剂在不同添加量下的固硫效果以及对烧结砖强度的影响分析发现,随着添加量的增加,3种固硫剂的固硫率逐渐增加,在钙硫比为1.0时,固硫率最高可达到47.74%;在添加量相同时,添加Ca(OH)_2的烧结砖强度要大于添加CaCO_3和CaO的烧结砖强度。通过优化配比,研究了Ca(OH)_2和CaCO_3 2种固硫剂按7∶3的比例混合制备复合钙基固硫剂,当钙硫比为0.8时,复合固硫剂的固硫率为47.79%,增加了11.96%,而复合固硫剂对烧结砖抗压强度的影响与Ca(OH)_2类似。研究结果可为煤矸石砖固硫剂制备提供支持。     

纳米助燃固硫添加剂的催化作用机理

溶胶.凝胶法制备的纳米TiO2作为CaO固硫添加剂,用热分析法对纳米TiO2催化煤燃烧以及催化CaO固硫的过程进行了实验研究.对燃烧后煤灰的孔径分布进行了分析.采用未反应收缩核模型对固硫反应的动力学过程进行表征.研究结果表明,纳米TiO2与CaO共同作用条件下对煤燃烧有明显的促进作用,即燃烧反应活化能E下降,同时纳米TiO2还能增大燃烧后煤灰的孔径,提高固硫率.氧气的存在抑制氧化钙的固硫转化率,纳米TiO2可以消弱氧气的抑制作用.对固硫反应的影响表现为在反应后期(即产物层扩散控制阶段),与固硫转化率和孔径分布的实验结果非常吻合;讨论了纳米TiO2催化燃烧催化固硫的机理,纳米TiO2导致碳晶格的扭曲,增加表面活性部位,加快氧气的吸附速度,使添加剂周围燃烧速度加快,煤灰孔隙增大从而强化燃烧,促进SO2转化成SO3的本征反应,促进二氧化硫向氧化钙内部的扩散从而提高CaO的固硫效果.     

型煤燃烧固硫中的温度效应

以氧化钙作为固硫剂的型煤中适当加入Ｆｅ,Ｓｉ添加剂组分,燃烧生成新的固硫体系后进行了２种不同温度条件下的进样实验。１．型煤样品分成６份,进行逐渐升温实验,分别加热到１１７０℃－１２２０℃,温度间隔１０℃,恒温１／４ｈ,２．型煤样品分成７份,进行先升温后进样实验,将加热炉分别升温至要求温度１０００℃－１２２０℃＋后进样,温度间隔５０℃,恒温１／２ｈ,实验表明：在Ｆｅ,Ｓｉ体系的型煤燃烧过程中,当进样     

添加剂CeO_2对煤粉燃烧中钙基固硫的影响

针对内蒙古某火电厂用煤,以CaCO3为固硫剂,CeO2为固硫添加剂,进行了箱式电阻炉定温固硫实验,分析了温度、钙硫比、添加剂CeO2对燃煤固硫率的影响;热重法分析了固硫添加剂CeO2对煤炭燃烧性能的影响。结果表明:加入CeO2低温下(850℃、950℃)促进了燃煤固硫,提高了燃煤固硫率,而在高温下(1 050℃),催化作用导致固硫剂表面孔隙迅速堵塞,降低产物层扩散控制阶段反应速率,抑制了固硫过程的进行;CeO2催化了煤炭挥发份和固定碳的燃烧,降低了固硫煤着火点温度和燃尽温度,改善了煤的燃烧性能;揭示了添加剂CeO2催化固硫和催化燃烧的作用机理。     

粘土矿对碳酸钙高温固硫反应的影响

本文研究了不同含量，不同粘土矿类型在不同温度下对碳酸钙固硫作用的影响。结果表明，在１２００℃高温下，在碳酸钙固硫剂中添加０．７％粘土矿Ｉ。固硫率从１６％提高到３１％，提高率为９４％，当在碳酸钙中加入复合固硫剂时，固硫率提高到４１％，提高率高达１５６％。     

添加剂影响CaO固硫反应活性的动力学分析

采用热分析法研究了Al₂O₃、Fe₂O₃和MnCO₃作为添加剂对CaO固硫反应过程的影响,用等效粒子模型对固硫反应过程进行表征,求得了其固硫反应动力学参数.结果表明:MnCO₃与Fe₂O₃对CaO固硫反应的作用机理相同,能提高固硫反应速率常数、产物层有效扩散系数和钙的转化率.通过计算等动力学温度、活化能大小可以判断添加剂对固硫反应活性影响的趋势,但不能准确衡量添加剂对固硫反应活性的贡献;对应温度下的反应速率常数和产物层有效扩散系数更能准确反映添加剂对固硫反应的影响大小.非化学计量金属氧化物通过高温下氧离子、金属离子较强的扩散特性来催化固硫表面化学反应和促进产物层扩散反应.根据不同添加剂的作用机理和对固硫反应的不同控制阶段的影响规律,针对添加剂发挥作用的温度特性和化学反应计量关系复合掺入添加剂,可进一步提高固硫剂转化率.     

明胶厂剩余高钙污泥作为燃煤固硫剂的应用研究

明胶生产产业在废水处理工艺中产生大量剩余高钙污泥,采用该剩余污泥作为燃煤固硫剂,在高温管式电阻炉内进行燃烧实验,通过测定燃烧前和燃烧后样品中的硫含量确定该剩余污泥的固硫效果。通过单因素研究煤粉粒径、剩余污泥粒径和剩余污泥/煤样%等影响因素对固硫率的影响。在单因素试验的基础上通过正交设计法优选达到较高固硫率的实验条件。实验结果表明:影响固硫率的因素从大到小依次为燃烧温度>剩余污泥/煤样%>煤粉粒径>剩余污泥粒径。以剩余污泥作为固硫剂,固硫率最高的实验条件为:燃烧温度800℃,剩余污泥/煤样为3%,煤粉粒径60⁹0目,剩余污泥粒径9090目,剩余污泥粒径90¹20目。并且,当温度达到1150℃,煤粉粒径90120目。并且,当温度达到1150℃,煤粉粒径90¹20目,剩余污泥粒径为60120目,剩余污泥粒径为60⁹0目,污泥/煤样(质量比)为3%时,固硫率可达62.78%,说明在高温下该剩余污泥保持较高的固硫率。将明胶厂剩余污泥作为固硫剂是较为合适的再利用方法,可有效缓解当前该污泥大量堆积污染环境的状况。     

新型Fe_3O_4@GO@TiO_2光-芬顿催化剂降解刚果红

采用水热法制备了Fe_3O_4@GO@TiO_2三元复合光-芬顿催化剂,应用于刚果红的降解。用扫描电子显微镜(SEM)及X射线衍射仪(XRD)对催化剂结构进行了表征;采用单因素实验考查了刚果红溶液初始p H、底物初始质量浓度、H_2O_2添加量、降解温度对刚果红降解效果的影响,建立了理想的催化降解条件;通过多次循环使用评价了催化剂的使用稳定性。结果表明,Fe_3O_4@GO@TiO_2三元复合光-芬顿催化剂为近球形颗粒,直径约为2μm;XRD图谱证明催化剂为三元结构;当催化剂用量为500 mg/L时,催化降解刚果红的理想条件为溶液初始p H=3.0~5.0,底物初始质量浓度30 mg/L,H_2O_2添加量为1.5%,降解温度50℃;催化反应200 min时脱色率达到90%以上;循环使用5次后,铁离子溶出量低于0.17 mg/L,磁性Fe_3O_4回收率高,脱色率始终在90%以上,催化前后X射线衍射图谱几乎没有变化,说明催化剂具有良好的使用稳定性。     

DCL型燃煤固硫剂固硫技术在广州石化热电站的应用

随着环保要求的日趋严格，燃煤锅炉的脱硫已势在必行，DCL型燃煤固硫剂脱硫技术是中科院“九五攻关”项目之一，其技术原理是通过添加助剂提高固硫剂的吸附表面及其活性，同时将SO2转化为SO3或使MeSO3转化为MeSO4，从而使CaO固硫率大大提高，本文介绍了DCL型燃煤固硫的技术特点，因硫原理，固硫工艺和固硫设备及其在广州石化热电站的应用效果，通过运行数据分析和成本比较，证实DCL固硫剂固硫技术的适用性。     

纳米级Fe3O4-Pd/Fe复合材料催化脱氯2,4-D研究

采用共沉淀法制备纳米级Fe_3O_4,将其包覆在纳米Pd/Fe颗粒表面制成纳米级Fe_3O_4-Pd/Fe复合材料,并用于2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)的催化脱氯.同时,采用透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)等方法对复合材料的结构进行分析,并考察了初始pH、钯化率、反应温度、纳米Fe_3O_4投加量等实验参数对n Fe_3O_4-Pd/Fe复合材料催化脱氯2,4-D的影响.结果发现,纳米Fe_3O_4粒径小于Pd/Fe纳米颗粒,具有一定的磁性,包覆于纳米Pd/Fe表面,提高了纳米材料的稳定性及分散性,并有利于复合材料的回收和循环利用.此外,纳米Fe_3O_4具有一定的导电性,可作为良好的电子通道为纳米Pd/Fe颗粒传递电子,促进反应的进行,增强2,4-D的去除效果.实验结果表明,较高的钯化率、反应温度、Fe_3O_4∶Fe质量比及中性pH条件均有利于反应的进行.当纳米Fe投加量为1.0 g·L-1,m(Fe_3O_4)∶m(Fe)为1∶1,初始pH为7.0,钯化率为0.15%,反应温度为25.0℃时,反应90 min后,40.0 mg·L-1的2,4-D的去除率达到100%,苯氧乙酸(PA)的生成率达99.8%.     

生物质型煤固硫添加剂的固硫增强作用

在管式炉中进行了生物质型煤的燃烧固硫试验,考察了Al₂O₃、Fe₂O₃和MnO₂共3种添加剂对钙基固硫剂的固硫增强作用.结果表明,只有Al₂O₃增强了型煤的固硫作用.通过TGA试验进一步证实,在还原性气氛下Al₂O₃可有效地抑制固硫产物CaSO₄的高温分解.XPS和XRD分析表明,Al₂O₃通过与CaSO₄和CaO作用,形成了热稳定性高的复盐CaSO₄·3CaO·3Al₂O₃,并包裹在CaSO₄晶体的表面,从而抑制了CaSO₄的分解.     

Fe_2O_3-FeO-MgO-O_2体系中二价金属氧化物形成的热力学分析

采用Factsage热力学软件模拟了Fe_2O_3-FeO-MgO-O_2体系中二价金属氧化物(RO相)的形成过程,包括不同成分、不同温度和不同氧分压对RO相形成过程的影响,并对RO相中各组元的活度进行了模拟计算。结果表明,随原料中Fe_2O_3含量的增加,RO相的开始熔化温度逐渐降低。模拟形成的RO相由MgO、Fe_2O_3和FeO组成,并且随温度升高,体系中Fe_2O_3逐渐失去O转变成FeO。在1650℃条件下,原料中Fe_2O_3含量的增加能够提高RO相中Fe_2O_3和FeO的活度,降低MgO的活度。降低氧分压能够加速Fe_2O_3向FeO转变,当氧分压从21.278 kPa降到1.013×10~(-6)kPa,RO相中的Fe_2O_3能够降到1.96 g以下,Fe元素主要以FeO的形式存在,模拟计算得到的RO相的成分更接近实际转炉渣中RO相的成分。     

金属氧化物降解六氯苯的活性比较及催化机理研究

以氧化铝(α-Al_2O_3、γ-Al_2O_3)、氧化钙(CaO)、过渡金属氧化物(Mn O_2、α-Fe_2O_3、γ-Fe_2O_3、Ni_2O_3、CuO)为催化剂,考察了催化剂种类、添加比例等因素对六氯苯(Hexachlorobenzene,HCB)降解效果和产物组分的影响.结果表明,催化效果随催化剂添加比例的提高显著增加.在反应温度为350℃,反应时间1 h,金属氧化物添加比例为100∶1的条件下,碱土金属氧化物CaO及过渡金属氧化物中的α-Fe_2O_3和Ni_2O_3降解活性较好,这3种氧化物对HCB的降解率分别达到65.5%、100.0%和100.0%,脱氯率D_1分别为54.4%、81.9%和77.5%.HCB降解有机产物分析结果显示,8种金属氧化物与HCB样品反应产物中均存在低氯代苯,在α-Fe_2O_3和Ni_2O_3的催化作用下有2~4氯代低氯苯检出,说明在降解过程中存在明显的逐级脱氯/加氢反应;与CaO反应后的产物中低氯代苯较少,经拉曼光谱定性分析,有无序碳的检出,说明除了脱氯/加氢还存在脱氯缩合反应.     

低阶煤热解产物半焦释放NO_x和HCN的实验研究

采用立管炉及傅里叶红外光谱烟气分析仪对半焦燃烧释放NO_x和HCN进行在线监测,研究了温度、粒径、添加剂对半焦等温燃烧生成NO_x和HCN的释放特性。结果表明:在850~950℃,随温度升高,半焦释放NO_x和HCN均降低,且HCN到达峰值点提前14 s;在一定粒径范围内,粒径越小,NO_x和HCN释放量越低,且NO_x到达峰值点提前14 s,HCN到达峰值点延后7 s;Fe_2O_3、活性炭、CaO都促进半焦释放NO_x,其中,最明显的是Fe_2O_3,而活性炭、CaO抑制HCN释放,Fe_2O_3促进HCN释放。