WT-100型催化还原剂处理工业生产中高浓度NO_x废气的研究

我厂研制成功WT-100型NO_x催化还原剂用于治理高浓度爆发式负压排放的NO_x废气。该催化剂具有高效、无二次污染等优点,且价格低廉、制法简便、运转费用低。已在大生产装置上运转一年以上,NO_x平均去除率达97％。     

选择性非催化还原系统对垃圾焚烧发电厂锅炉腐蚀的影响综述

选择性非催化还原(SNCR)系统能有效减少垃圾焚烧发电厂烟气中NO_x排放浓度。但SNCR系统以尿素为还原剂,会对锅炉水冷壁产生腐蚀,大大降低了水冷壁的使用寿命。因此,对SNCR系统腐蚀锅炉水冷壁的问题进行了综述,并提出了短期和长期治理的方法。     

SNCR的喷雾与混合过程及其对脱硝效率的影响

研究了SNCR(选择性无催化还原)工艺过程中还原剂液滴向炉内的喷射轨迹、以及还原剂在炉内高温空间的蒸发和混合扩散问题,得到了循环流化床锅炉不同截面的还原剂浓度分布。由研究结果可知,随着雾炬的扩散,还原剂浓度分布更加均匀,有效覆盖区域增加。根据还原剂有效覆盖范围,可以预测在合适的温度窗口处烟气的有效脱硝效率,在此基础上对喷枪喷射的液滴参数进行了优化分析。研究了不同液滴粒径分布对还原剂喷射和扩散的影响,结果表明:液滴雾化粒径的适当增大可以使蒸发时间延长,从而使得炉内还原剂与烟气中NO_x更好地混合、增加还原剂的有效覆盖面积;此外,根据还原剂覆盖浓度也可对还原剂的使用量进行预测。     

NOx湿法治理的研究及应用

在双搅拌釜内,以水、碱液及碱液加不同还原剂等吸收NO_X,测定传质特性,从传质—反应过程出发,探讨了NO_x吸收过程的机理。并对气、液相物理传质系数、碱液浓度及不同还原剂、氧化度等诸因素的影响进行了研究,得到了一些结果。此外,还在串球塔中对上述结果进行了核对,串球塔所得结果能与双搅拌釜数据的积分值较好吻合。应用筛选出的还原性碱液吸收剂,对电镀工业含NO_x废气进行现场治理,取得了较满意的实用效果。     

铁离子液相催化氧化协同脱硫脱硝

在铁法脱硫的基础上,利用Fe(Ⅲ)离子可以催化氧化NO_x与SO_2溶于液相中形成的S(IV)化合物发生反应的特性,在鼓泡反应器中进行了铁离子液相催化氧化协同脱除烟气中SO_2和NO_x的实验研究,考察了吸收液pH值、温度、烟气中SO_2和NO_x的浓度比等因素对SO_2和NO_x脱除效率的影响。结果表明:实验条件下影响因素的改变并未对SO_2脱除效率产生影响,其脱除效率一直维持在95%以上;对NO_x的脱除效率影响较大,吸收液pH值在3.0左右时,NO_x脱除效率最高,其脱除率可达62%;温度和烟气中SO_2和NO_x的浓度比的增大都会在一定程度上提高NO_x的脱除效率。仅当吸收液温度增大到50℃以后,溶液中Fe(Ⅲ)离子水解生成絮凝状沉淀时,NO_x的脱除效率开始下降;另外,SO_2和NO_x的浓度比大于2.3∶1时,即可满足NO_x脱除的需要。     

反应条件对等离子体脱除吸附于Cu-Ce/AC表面NO_x的影响

以放电等离子体协同催化法对吸附在Cu-Ce/AC上的NO_x进行脱除,研究了不同的放电条件和添加水蒸气对脱除NO_x的影响。结果表明,对于同轴圆筒形反应器,催化剂量一定时,放电长度增加,吸附态NO_x去除率先升高后下降;放电电压增大,吸附态NO_x去除率升高,原因在于放电反应区内能量密度和活性粒子分布状态改变。根据NO_x程序升温脱附(TPD),TPD低温位(200℃)的吸附态NO_x更容易被放电等离子体脱除,放电长度和放电电压能够影响不同吸附位上NO_x的去除效率。适宜条件下,吸附态NO_x去除率最高达到93.3%。循环吸附-等离子体脱除NO_x进行10次后,NO_x脱除率在92%以上。在混合气中添加5%水蒸气提高了等离子体对吸附态NO_x的去除率,但导致循环吸附-等离子体脱除NO_x效率下降。原因是H2O与NO_x竞争吸附带来的负面效应大于等离子体中H2O提供自由基与吸附态NO_x反应所带来的正面效应。     

DOC/SCR组合方式及关键参数对NO_x转化效率的影响

在柴油机中等转速下,通过改变柴油机氧化催化器(DOC)和选择性催化还原催化器(SCR)的组合方式,以及改变喷嘴位置、两级SCR载体间距和催化剂成分,获得各种条件下的NO_x转化效率,为优化组合方式和关键参数提供重要数据支撑。结果表明:增加尿素喷嘴与SCR入口的相对距离,NO_x转化效率升高,喷嘴距离为45 cm较为合适;载体间距的增大,NO_x转化效率先略有升高,后急剧下降,间距为2 cm较为合适;载体体积增大,NO_x转化效率明显升高,在满足目标NO_x转化效率的前提下,载体体积不宜过大;DOC与SCR的组合方式对NO_x转化效率具有明显差异,前置DOC能够有效的提高NO_x转化效率;在催化条件下,NO_x转化效率由高到低排序为:铜基钒基铁基;对于复合催化剂而言,铜铁复合基铁铜复合基。     

活性粉末脱硝剂制备及其催化还原NO_x性能

采用熔化分散冷凝法微胶囊技术以蜂蜡为壳材包覆高锰酸钾作为活性添加剂,铵盐、干燥剂、活性添加剂和助燃剂以100∶25∶2∶1的比例混合制备粉末脱硝剂,将其喷入模拟烟气中进行催化还原NO_x实验并确定了最佳反应条件:当模拟烟气流量为4.8 m~3·h~(-1),反应温度600~900℃,氨氮物质的量之比1.15∶1,活性添加剂质量分数1.5%,进口烟气NO浓度为500 mg·m~(-3)时,NO_x转化率最高,可达90%以上。活性粉末催化还原NO_x反应温度窗口宽、NO_x转化率高,投资低,有望适应我国中小型燃煤锅炉脱硝需求。     

循环流化床锅炉低NO_x燃烧环保改造

循环流化床锅炉具有低NO_x燃烧的特性,但随着环保要求的不断提高,大部分此种类型锅炉已不能满足现行排放标准,需对原锅炉进行改造。考虑到循环流化床锅炉的结构特点,不适宜进行SCR改造,采用SNCR工艺需具备相应的温度窗口,并且增加还原剂的物料消耗,因此,利用循环流化床炉自身的特点进行局部改造,达到低NO_x燃烧的目的,成为一种经济的研究方向。根据某循环流化床锅炉的改造实例探讨具体改造方案及最终效果,提出一种有效的循环流化床锅炉低NO_x改造思路。     

中国工业大气污染物排放的影响因素研究

为探究工业大气污染物减排的动力和短板,选择经济规模、产业结构、能源消耗强度、污染物产生强度和末端治理5个影响因素,从全国、地区、重点行业等3个维度,对2011—2015年的工业SO_2、NO_x和烟(粉)尘排放量进行因素分解。结果表明:在全国层面,工业SO_2和NO_x的减排主要源于末端治理的提升,污染物产生强度和能源消耗强度的降低。烟(粉)尘增排的主要原因是经济规模的增长和末端治理措施滞后。产业结构调整效果整体不明显,但在地区之间差异较大,东部地区处于领先地位,中部地区效果不明显,而西部地区远远落后。在行业层面存在不同的短板。电力、热力生产和供应业末端除尘能力滞后;黑色金属冶炼及压延加工业末端除尘能力滞后,且NO_x产生强度以及行业比重均不减反增;非金属矿物制品业的SO_2和NO_x产生强度以及行业比重均不减反增。为进一步推进工业大气污染物减排,提出了相应的改进建议。     

Ni／Fe／Al2O3·PVDF催化还原剂的表征及制备过程优化

在PVDF基体改性的基础上,采用浸渍法制备出Ni／Fe／Al2O3PVDF催化还原剂。通过对一氯乙酸的脱氯效果研究,对交联液配比及交联时间、不同浓度硫酸镍浸渍时间、镍铁比等因素进行优化,实验优化结果表明,Ni／Fe／Al2O3PVDF催化还原剂对一氯乙酸脱氯60min脱氯率达到64％。经SEM表征,制备出的双金属在膜载体表面及断面分布均匀,呈球状和片状结构且双金属未发生团聚。     

助剂(C_2H_4、NH_3)添加对AC/DC流光放电等离子体脱硝效果的影响

等离子体法脱硝被认为是一种非常环保有效的脱硝技术,为了探究等离子体对NO_x的作用过程,选用AC/DC流光放电等离子体及模拟烟气,考察了烟气流量和NO初始浓度、添加剂的种类与含量以及SO_2对等离子体脱硝的影响。结果表明:NO的脱除过程由氧化过程和还原过程同时作用,在同一功率下,NO_x脱除率随流量的增加而降低,NO初始浓度对NO_x脱除率无直接影响。氨的添加可以促进NO_x的还原脱除,乙烯的添加可以促进NO氧化转化为NO_2。烟气中SO_2存在会导致NO_x脱除效率降低,此时氨助剂的加入可以显著提高NO_x脱除率。当NH3∶SO_2=2∶1时,在15 W下SO_2脱除率可达100%,NO_x脱除率60%。     

多针-板脉冲放电处理模拟尾气中的NO_x

机动车尾气中NO_x受到人们普遍关注。采用多针-板放电反应器,研究NO_x浓度变化随电气、气体等参数的变化规律,为脉冲放电去除NO_x提供一定理论支撑。结果表明:在一定条件下提高脉冲电压有利于NO转化;脉冲重复频率增大可提升NO_x去除率,脉冲重复频率达到一定值时NO_x去除率增幅不明显;流量增大利于NO转化,不利于NO_x去除;随氧浓度的升高NO转化率呈现先降低后升高,NO_x去除率逐渐降低。当氧浓度低于5%时,NO_x主要是通过NO还原成N_2;氧浓度高于5%时,NO主要通过氧化转化为NO_2。     

富氧燃烧条件下燃煤NO_x排放的实验研究

以神华(SH)烟煤和晋城(JC)无烟煤为研究对象,利用一维沉降炉(DTF)开展了煤粉在O_2/N_2、O_2/Ar、O_2/CO_2和O_2/RFG 4种气氛下燃烧时的NO_x排放特性实验,研究了温度和氧浓度对NO_x排放特性的影响,探讨了富氧燃烧条件下导致NO_x排放降低的各个因素的贡献率的变化。结果表明:温度上升会导致燃料氮向NO_x的转化率增大;氧浓度的上升同样会导致转化率的增加,SH烟煤由于挥发分含量较大,受氧浓度影响较大;定量分析结果表明,富氧燃烧条件下导致NO_x排放降低的主要因素是循环NO_x的还原,占整体的50%以上;其次是高浓度CO_2气氛对NO_x的还原,约占20%~30%;而热力型和快速型NO_x的缺失对降低NO_x排放的贡献率不及20%。温度的上升对JC无烟煤各因素贡献率有较大影响;氧浓度的增加会导致SH烟煤各因素贡献率有明显变化。     

SCR脱硝在燃煤电厂超低排放中的适用性分析

通过流场模拟、化学动力学计算、并结合物理实验,全过程研究SCR反应器内烟气组分的动量/能量/质量传递及脱硝还原反应,计算在不同入口NO_x浓度下SCR出口NO_x和氨逃逸的排放量及空间分布,确定SCR在NO_x超低排放要求下的适用范围。研究结果表明,为实现NO_x50 mg·Nm~(-3)并同时满足NH_32.28 mg·Nm~(-3)的要求,2层SCR催化剂可处理的入口烟气NO浓度上限为240 mg·Nm~(-3),而3层SCR催化剂则可对NO浓度380 mg·Nm~(-3)的烟气实施超低排放治理,为合理选择SCR超低排放设计方案提供了数据支撑。     

Fe(Ⅱ)络合—Fe(Ⅲ)催化氧化—S(Ⅳ)还原湿法脱除烟气中NO_x

Fe(Ⅱ)络合吸收烟气中的NO生成亚硝酰亚铁络合物,使NO快速进入液相;在Fe(Ⅲ)催化氧化作用下NO可以被S(Ⅳ)化合物还原。基于以上反应机制,提出了Fe(Ⅱ)络合—Fe(Ⅲ)催化氧化—S(Ⅳ)还原湿法脱除燃煤锅炉烟气中NO_x的新方法,考察了Fe的价态、吸收液pH、烟气中O_2、亚硫酸钠添加量等因素对NO_x脱除效率的影响。结果表明,在无O_2烟气的脱硝实验中,当吸收液中Fe(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)共存,pH为2.2~2.9时,对NO_x的脱除效果最好,脱除效率为75%;当烟气中有O_2存在时,Fe(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)共存,吸收液中的S(Ⅳ)被快速氧化,使得烟气中SO_2所提供的S(Ⅳ)化合物积累量难以达到预期脱硝效果所需的浓度水平,实验通过持续投加亚硫酸钠来补充脱硝所必需的S(Ⅳ)化合物,其瞬时投加量为10~(-4)~10~(-3) mol/(L·min)时,对NO_x的脱除具有较明显的促进作用。与此同时,投加亚硫酸钠并未影响此工艺对SO_2的脱除效率,脱硫效率始终维持在95%以上。     

对柴油机集成后处理系统催化性能的数值模拟

为研究柴油机集成后处理系统的催化性能,应用CFD软件建立包括尿素水溶液分解、一氧化氮氧化和NOx选择性催化还原化学反应的数值计算模型,计算在SCR催化器上游加装DOC和CDPF催化器后不同排气温度和氨氮比时系统的催化效率。结果表明:当温度达到300℃以上时,尿素分解效率可达81%左右;NO的氧化效率基本维持在45%~60%,系统具有很好的低温催化性能,200℃时NO_x催化效率可达76.6%;当氨氮比为1.0时,大多数工况下NO_x催化效率均高于90%,最高可达98.7%。通过台架实验验证了模拟结果与实验数据绝对误差在5%以内,表明模拟计算结果可靠,可为后处理系统的设计提供理论指导。     

NO_x在高岭土表面非均相转化的影响因素

利用自制气溶胶反应器通过实验研究了不同相对湿度(RH)、光照对NO_x在高岭土表面的非均相转化过程和NO~-_3生成量的影响,探讨了SO_2、NH_3及SO_2/NH_3共存对NO_x转化的影响。结果表明:随着RH的增加,高岭土表面NO_x转化量及NO~-_3生成量均显著降低,其中NO_x转化量最大降幅可达433%;光照增加对高岭土表面NO_x的转化及NO~-_3的生成有促进作用,NO_x转化量和NO~-_3生成量的相对增幅最高可分别达到167%和200%;SO_2、NH_3分别存在及共存时会促进NO_x在高岭土表面的转化,其中NH_3存在时对NO_x转化和NO~-_3生成的协同作用最为显著。     

用后处理装置减少DMDF发动机的有害排放

在一台增压中冷电控单体泵的四缸柴油机上采用柴油/甲醇双燃料(DMDF)燃烧方式进行台架实验,研究了甲醇替代率和不同后处理装置对有害气体、烟度和微粒排放特性的影响。结果表明:在排气管加装柴油机氧化催化转化器(DOC)耦合微粒催化转化器(POC)可以大幅降低双燃料燃烧产生的THC和CO,基本可以实现零排放;与催化前相比,微粒的总数量浓度和总质量浓度均有大幅度降低,平均降幅分别为91.7%和88.1%;烟度排放得到改善,平均降幅为21.9%;同时,该后处理装置对DMDF发动机的NO_x排放无明显影响。与之不同,双DOC耦合的后处理装置对THC和CO的催化效率略优于DOC+POC,但在大部分工况下会导致NO_x和烟度排放的同时增加。     

Ni/Fe/Al2O3·PVDF催化还原剂的表征及制备过程优化

在PVDF基体改性的基础上,采用浸渍法制备出Ni/Fe/Al₂O₃·PVDF催化还原剂。通过对一氯乙酸的脱氯效果研究,对交联液配比及交联时间、不同浓度硫酸镍浸渍时间、镍铁比等因素进行优化,实验优化结果表明,Ni/Fe/Al₂O₃·PVDF催化还原剂对一氯乙酸脱氯60 min脱氯率达到64%。经SEM表征,制备出的双金属在膜载体表面及断面分布均匀,呈球状和片状结构且双金属未发生团聚。