内蒙古低温螯合脱硝方案设计：论文推荐解　炜等

逗爷 2023-03-02 23:22:01 940

内蒙古低温螯合脱硝方案设计：论文推荐解　炜等近年来的研究已经证实 SO2及NOx所形成的二次气溶胶与雾霾的生成有着密切的关系随着国家环保法规的日渐严格在能源利用上出现了弃煤改气的政策倾向。这不仅与我国资源赋存的客观条件不符造成了局地的天然气荒现象同时又提高了全社会的能源使用成本。研究背景作者单位 1. 中国矿业大学(北京) 化学与环境工程学院；2. 煤炭科学技术研究院有限公司煤化工分院；3. 煤基节能环保炭材料北京市重点实验室；4. 煤炭科学技术研究院有限公司节能工程技术研究分院1

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内蒙古低温螯合脱硝方案设计：论文推荐解　炜等(1)

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作者

解炜^{1 2 3} 曲思建^{1 2 3} 王鹏^{2 3} 梁大明^{2 3} 吴倩^{2 3} 张媛⁴

作者单位

1. 中国矿业大学(北京) 化学与环境工程学院；2. 煤炭科学技术研究院有限公司煤化工分院；3. 煤基节能环保炭材料北京市重点实验室；4. 煤炭科学技术研究院有限公司节能工程技术研究分院

研究背景

近年来的研究已经证实 SO₂及NO_x所形成的二次气溶胶与雾霾的生成有着密切的关系随着国家环保法规的日渐严格在能源利用上出现了弃煤改气的政策倾向。这不仅与我国资源赋存的客观条件不符造成了局地的天然气荒现象同时又提高了全社会的能源使用成本。

目前国内火力发电厂燃煤机组所产生的烟气经过成熟的脱硫和SCR脱硝工艺处理完全可以达到超低排放的要求。然而除了火力发电厂分布于供热、冶金、建材和化工等行业的、约50万台燃煤工业锅炉消耗了国内煤炭总消费量的1/3。现有工业燃煤锅炉排放的烟气需要达到《锅炉大气污染物排放标准》(GB13271—2014) 新增项目还需要满足更为苛刻的超低排放要求。

燃煤工业锅炉排放的烟气具有排烟量较小、为保证锅炉运行的热效率排烟温度低的特点尤其是湿法或半干法脱硫工序又进一步降低了烟气温度:国内普遍运用、技术成熟且可与煤粉工业锅炉无缝对接的高倍率灰钙循环脱硫技术(No Gap Desulfurization NGD) 在脱硫和除尘后排烟温度通常在70~110℃。尽管采用了改进燃烧方式等炉内脱硝手段工业燃煤锅炉仍然无法达到NO_x超低排放要求。

包括活性焦在内的炭材料有着理想的低温脱硝性能在烟气温度120~200℃内SCR 脱硝机制已经较为清晰相关脱硝技术已经在德国、日本、韩国开展了成功的工业化运行国内也已经建设了50余套装置。活性焦烟气净化装置为移动床可在1套装置内将烟气中的SO₂和NO_x联合脱除并且活性焦可以重复利用。但是将活性焦联合脱硫脱硝工艺简单套用于燃煤锅炉烟气净化系统会出现移动床工程量较大、排烟温度不匹配等一系列问题还原剂NH₃逸出、泄露也会造成整个系统的运行不安全及环保不达标等难题。

摘要

随着国家环保标准越来越严格针对典型燃煤工业锅炉排烟温度低烟气量小特点为了满足烟气NOx超低排放要求催化氧化脱硝是理想的技术。

为了研究活性焦催化氧化脱除低温烟气中NO的性能及机理利用固定床反应装置研究70~110℃低温烟气活性焦催化氧化脱硝过程考察温度、烟气中O2对脱硝的影响。此外通过解析活性焦77K条件下N2吸/脱附等温线获得其孔径分布及比表面积、利用XPS表征活性焦炭基质及表面化学特性、应用TPD获取反应前后活性焦升温脱附曲线研究活性焦催化氧化脱硝及活性焦热再生机制。

结果表明:70~110℃内温度越低活性焦催化氧化脱硝的性能越好;活性焦催化氧化脱硝初始阶段逸出的少量NO2来自于NO和活性焦表面多聚芳环边缘的碱性含氧官能团CO反应;活性焦表面酸性含氧官能团抑制NO的吸附而炭基质多聚芳环是构成炭基质的主要物质其π键提供电子促进催化脱硝;无O2条件下NO作为电子受体占据吸附位 O2存在时由于O2获得π键提供的电子形成反应中间体与NO生成NO2。

活性焦催化氧化NO最终可达到低温烟气脱硝的目的然而由于活性焦中碳的还原作用热再生并不能将活性焦催化氧化生成的NO2脱附而是以NO的形态伴随着CO2脱附下来。

文中图片

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1—高压钢瓶;2—减压阀;3—微量调节阀;4—质量流量计;5—电加热保温带;6—气体混合器;7—固定床反应管;8—恒温油浴锅;9—截止阀;10—烟气分析仪;11—尾气吸收瓶

活性焦催化氧化脱硝实验系统

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活性焦样品孔径分布

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活性焦样品的XPS全谱

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活性焦样品C1s的高分辨率图谱

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S1样品在70~110℃条件催化氧化脱硝过程NO的出口体积分数

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S2样品在70~110℃条件催化氧化脱硝过程NO的出口体积分数

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活性焦样品在不同温度条件下脱硝容量

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含O2条件下活性焦脱硝过程中NO/NO2出口体积分数

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无O2条件下活性焦脱硝过程中NO/NO2出口体积分数

O2存在下活性焦催化氧化NO的反应机制

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O2存在条件下脱硝反应前后活性焦样品CO2/NO升温脱附曲线

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无O2条件下脱硝反应前后活性焦样品CO2/NO升温脱附曲线

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作者简介

解炜，男，1985年3月31日生，安徽淮南人，副研究员，博士研究生，煤炭科学技术研究院有限公司，煤化工分院，炭材料项目主管。作为骨干参与国家重大专项目（课题），国家重点研发计划课题，国家国际科技合作专项等，获省部级科技进步一等奖1项。以第一作者/通讯作者发表学术论文50余篇，其中EI/SCI检索论文7篇。

研究方向

炭材料的制备及应用

主要成果

致力于多孔炭材料的制备及应用研究，尤其是在煤基炭材料的配煤工艺、化学改性及脱硝催化特性等方面，取得了一些研究成果，完善了相关的理论体系。作为项目负责人/项目骨干，完成了国内多个大型活性炭企业的设计，部分研究成果成功应用于煤基炭材料的生产，取得了一定的经济效益

来源：

解炜曲思建王鹏等. 活性焦催化氧化脱除低温烟气中NO 的性能及机理[J]. 煤炭学报 2019 44(11):3578-3588.

XIE Wei QU Sijian WANG Peng et al. Removal of NO from low temperature flue gas by catalytic oxidation over activated coke:Performance and mechanism[J]. Journal of China Coal Society 2019 44(11):3578 -3588.

责任编辑：常明然编辑整理：郭晓炜

审核：常琛

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