解耦的一氧化碳脫硝協同空氣預熱技術研究
發(fā)布時間：2021-08-31 23:33
氮氧化物（NOx）是一種煙氣污染物,通常用氨法選擇性催化還原技術來處理,但此技術需建設單獨SCR反應器,且氨的制備復雜,不利于存儲。一氧化碳（CO）作為一種良好的還原劑,同樣可與NOx發(fā)生氧化還原反應,生成無害的N2與H2O。比起氨氣（NH3）有著更安全、制備容易、設備安全性高等特點。但CO對氧氣濃度較為敏感,較高的氧氣濃度會抑制CO與NOx的反應。本文借助移動源煙氣儲存-還原（NSR）技術中的解耦研究思路,將燃煤鍋爐NOx脫除分解為NOx吸附與NOx還原兩個過程,設計旋轉式NOx脫除和空氣預熱綜合反應器（INA）,提出一種新的脫硝工藝。首先對電廠旋轉式空氣預熱器進行溫度模擬,在模型基礎上得到INA反應器的傳熱模型,探究蓄熱過程。搭建空氣預熱器協同低溫CO解耦脫硝試驗臺,實現INA反應器的實際模型,制備催化劑在該試驗臺上測試NOx脫除活性,探究反應過程。最后對效率較好的CuO2/Fe2O3-CeO2催化劑,利用傅里葉原位紅外光譜完成對整個INA反應器蓄熱-反應過程的機理探究。首先是INA反應器的理念設計,反應器分為三個區(qū)域:煙氣區(qū),還原氣體區(qū)和空氣區(qū)。在傳熱方面,實現煙氣區(qū)吸熱-還原區(qū)...
【文章來源】：山東大學山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數】：83 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖１－１?（ａ）?２０１４年全國各行業(yè)固定源氮氧化物排放比例；??
山東大學碩士學位論文??１．２?ＮＯｘ儲存－還原技術??移動源的廢氣排放通常也是城市氮氧化物排放總量重要的一環(huán)，其中機動車??占比最多。２０１８年全國機動車保有量３．２７億量，其中汽車２．４億量。２０１８年全??國機動車四項污染物排放量為４０６５．３萬噸，比２０１７年削減６．７％。其中氮氧化物??（ＮＯｘ）排放量為５６２．９萬噸。此外，山東省的機動車保有量、四項污染物排放??量均列全國第一［４１］。如圖１－２，?２０１３年－２０１８年機動車四項污染物排放總量總體??成下降趨勢，氮氧化物排放量由６４０．６萬噸降低到５６２．９萬噸，年均降低率２．１?％，??一方面是由于國家政策向環(huán)境方面的傾斜，另一方面是由于三元催化器在汽車上??的普及。??４０００?＂Ｉ?３５０００??３５００?｜?｜?—＊？?＇?＾５０００??ｉ＝?１１ＴＴＩ?＾??＇：Ｌ?Ｌ?Ｌ?Ｌ?Ｌ＊?Ｌ：：??２０１３?２０１４?２０１５?２０１６?２０１７?２０１８??■?ＧＯ?■?ＨＣ?■?ＮＯｘ?■?ＰＭ?保有蜃??圖１－?２?２０１３年－２０１８年機動車四項污染物排放總量??對于移動源氮氧化物的處理，在發(fā)動機燃燒室后安裝三元催化器可有效降低??ＮＯｘ、ＣＯ、ＨＣ的排放，三者在催化劑作用下相互反應會生成無害的Ｎ２、Ｈ２０與??Ｃ０２，圖１－３為三元催化器的示意圖。然而對于三元催化器而言，只有空燃比為??１４．７?（ａ?＝１）及在其很窄的范圍內才能有效的工作。而近年來對稀燃發(fā)動機技術??的研宄表明，較高的空燃比能提高內燃機的燃油利用率，提升燃油經濟性，從而??減少Ｃ〇２的排放。對于ＮＯｘ而言，較高的空燃比意味著尾氣中含有較高濃度（
第一章緒論??Ｃ０２、Ｈ：０、Ｎ２??墊層?丨??載體和催化劑??ＣＯ、ＴＨＣ、Ｎ０Ｘ?＾?ｆ??圖１－３三元催化器原理圖??煙氣儲存－還原技術（ＮＯｘ?ｓｔｏｒａｇｅ?ａｎｄ?ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ，簡稱ＮＳＲ）是最有前景的??一項稀燃ＮＯｘ脫除技術，最先由Ｍａｔｓｕｍｏｔｏ在１９９４年從豐田公司開發(fā)并商業(yè)化??［４２４４］。這項技術以三元催化器為基礎，對內部催化劑進行成分改良，使其具有新??的吸附性能。改良后的催化劑為貴金屬和堿土金屬負載在稀土金屬的氧化物上，??如Ｐｔ－Ｂａ／Ａｌ２〇３。如圖１－?４，ＮＯｘ的凈化分為兩個步驟。首先發(fā)動機燃燒室會經??歷一個稀燃（富氧）階段，持續(xù)約ｌ－２ｍｉｎ。此時ＮＯ會被氧化為Ｎ〇２，并以硝酸??根離子的形式被吸附在貴金屬表面形成硝酸鋇。接著燃燒室經歷一個富燃（貧氧）??階段，僅持續(xù)３－１０ｓ。此時還原性氣體（ＣＯ、Ｈ２和ＨＣ）會與硝酸鹽反應生成無??害的Ｈ２〇、Ｎ２和ＣＣｈ。如此ＮＯｘ脫除被分為ＮＯｘ儲存與ＮＯｘ還原兩個階段，??避免了氧氣對Ｃ？還原ＮＯｘ的抑制作用。其中Ｐｔ主要作用為：（１）將ＮＯ氧化??為Ｎ〇２?（２）?Ｐｔ位上進行ＮＯｘ的還原反應。Ｂａ為捕捉組件，將Ｎ〇２與ＮＯ捕捉??在其表面形成硝酸鋇。因為Ｂａ（Ｎ〇３）２比Ｂａ（Ｎ〇２）２更容易形成，所以Ｎ〇２比ＮＯ??更容易被捕捉形成硝酸鹽。Ａｂ０３擁有較高的比表面積和較高的熱穩(wěn)定性，它能??使貴金屬（Ｐｔ）和捕捉材料（Ｂａ）分散性加強，所以充當載體??７??
【參考文獻】：
期刊論文
[1]《中國移動源環(huán)境管理年報（2019）》發(fā)布[J]. 本刊編輯部. 中國能源. 2019(10)
[2]貧燃條件In-Ag/TiO2-γ-Al2O3催化CO選擇性還原NO（英文）[J]. 吳爽,李學兵,方向晨,孫媛媛,孫京,周明東,臧樹良. 催化學報. 2016(11)
[3]預處理氣氛對CuO/CeO2/γ-Al2O3催化劑表面性質及“NO+CO”反應性能的影響（英文）[J]. 朱捷,葛奉娟. 無機化學學報. 2015(01)
[4]用于NH3選擇性催化還原NOx的釩基催化劑[J]. 劉福東,單文坡,石曉燕,賀泓. 化學進展. 2012(04)
[5]三分倉回轉再生式空氣預熱器漏風設計計算模型[J]. 劉福國,郝衛(wèi)東,姜波. 機械工程學報. 2012(04)
[6]用于NH3選擇性催化還原NO的非釩基催化劑研究進展[J]. 劉福東,單文坡,石曉燕,張長斌,賀泓. 催化學報. 2011(07)
博士論文
[1]SNCR反應機理及混合特性研究[D]. 盧志民.浙江大學 2006
碩士論文
[1]燃煤鍋爐回轉式空預器出口煙道與受熱面數值模擬試驗研究[D]. 馮延鵬.西安建筑科技大學 2013
[2]電站鍋爐煤粉燃燒器降低NOx排放的研究[D]. 張翱.華中科技大學 2007
[3]低NOx煤粉燃燒器的應用特性研究[D]. 于娟.同濟大學 2006
本文編號：3375821
【文章來源】：山東大學山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數】：83 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖１－１?（ａ）?２０１４年全國各行業(yè)固定源氮氧化物排放比例；??
山東大學碩士學位論文??１．２?ＮＯｘ儲存－還原技術??移動源的廢氣排放通常也是城市氮氧化物排放總量重要的一環(huán)，其中機動車??占比最多。２０１８年全國機動車保有量３．２７億量，其中汽車２．４億量。２０１８年全??國機動車四項污染物排放量為４０６５．３萬噸，比２０１７年削減６．７％。其中氮氧化物??（ＮＯｘ）排放量為５６２．９萬噸。此外，山東省的機動車保有量、四項污染物排放??量均列全國第一［４１］。如圖１－２，?２０１３年－２０１８年機動車四項污染物排放總量總體??成下降趨勢，氮氧化物排放量由６４０．６萬噸降低到５６２．９萬噸，年均降低率２．１?％，??一方面是由于國家政策向環(huán)境方面的傾斜，另一方面是由于三元催化器在汽車上??的普及。??４０００?＂Ｉ?３５０００??３５００?｜?｜?—＊？?＇?＾５０００??ｉ＝?１１ＴＴＩ?＾??＇：Ｌ?Ｌ?Ｌ?Ｌ?Ｌ＊?Ｌ：：??２０１３?２０１４?２０１５?２０１６?２０１７?２０１８??■?ＧＯ?■?ＨＣ?■?ＮＯｘ?■?ＰＭ?保有蜃??圖１－?２?２０１３年－２０１８年機動車四項污染物排放總量??對于移動源氮氧化物的處理，在發(fā)動機燃燒室后安裝三元催化器可有效降低??ＮＯｘ、ＣＯ、ＨＣ的排放，三者在催化劑作用下相互反應會生成無害的Ｎ２、Ｈ２０與??Ｃ０２，圖１－３為三元催化器的示意圖。然而對于三元催化器而言，只有空燃比為??１４．７?（ａ?＝１）及在其很窄的范圍內才能有效的工作。而近年來對稀燃發(fā)動機技術??的研宄表明，較高的空燃比能提高內燃機的燃油利用率，提升燃油經濟性，從而??減少Ｃ〇２的排放。對于ＮＯｘ而言，較高的空燃比意味著尾氣中含有較高濃度（
第一章緒論??Ｃ０２、Ｈ：０、Ｎ２??墊層?丨??載體和催化劑??ＣＯ、ＴＨＣ、Ｎ０Ｘ?＾?ｆ??圖１－３三元催化器原理圖??煙氣儲存－還原技術（ＮＯｘ?ｓｔｏｒａｇｅ?ａｎｄ?ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ，簡稱ＮＳＲ）是最有前景的??一項稀燃ＮＯｘ脫除技術，最先由Ｍａｔｓｕｍｏｔｏ在１９９４年從豐田公司開發(fā)并商業(yè)化??［４２４４］。這項技術以三元催化器為基礎，對內部催化劑進行成分改良，使其具有新??的吸附性能。改良后的催化劑為貴金屬和堿土金屬負載在稀土金屬的氧化物上，??如Ｐｔ－Ｂａ／Ａｌ２〇３。如圖１－?４，ＮＯｘ的凈化分為兩個步驟。首先發(fā)動機燃燒室會經??歷一個稀燃（富氧）階段，持續(xù)約ｌ－２ｍｉｎ。此時ＮＯ會被氧化為Ｎ〇２，并以硝酸??根離子的形式被吸附在貴金屬表面形成硝酸鋇。接著燃燒室經歷一個富燃（貧氧）??階段，僅持續(xù)３－１０ｓ。此時還原性氣體（ＣＯ、Ｈ２和ＨＣ）會與硝酸鹽反應生成無??害的Ｈ２〇、Ｎ２和ＣＣｈ。如此ＮＯｘ脫除被分為ＮＯｘ儲存與ＮＯｘ還原兩個階段，??避免了氧氣對Ｃ？還原ＮＯｘ的抑制作用。其中Ｐｔ主要作用為：（１）將ＮＯ氧化??為Ｎ〇２?（２）?Ｐｔ位上進行ＮＯｘ的還原反應。Ｂａ為捕捉組件，將Ｎ〇２與ＮＯ捕捉??在其表面形成硝酸鋇。因為Ｂａ（Ｎ〇３）２比Ｂａ（Ｎ〇２）２更容易形成，所以Ｎ〇２比ＮＯ??更容易被捕捉形成硝酸鹽。Ａｂ０３擁有較高的比表面積和較高的熱穩(wěn)定性，它能??使貴金屬（Ｐｔ）和捕捉材料（Ｂａ）分散性加強，所以充當載體??７??
【參考文獻】：
期刊論文
[1]《中國移動源環(huán)境管理年報（2019）》發(fā)布[J]. 本刊編輯部. 中國能源. 2019(10)
[2]貧燃條件In-Ag/TiO2-γ-Al2O3催化CO選擇性還原NO（英文）[J]. 吳爽,李學兵,方向晨,孫媛媛,孫京,周明東,臧樹良. 催化學報. 2016(11)
[3]預處理氣氛對CuO/CeO2/γ-Al2O3催化劑表面性質及“NO+CO”反應性能的影響（英文）[J]. 朱捷,葛奉娟. 無機化學學報. 2015(01)
[4]用于NH3選擇性催化還原NOx的釩基催化劑[J]. 劉福東,單文坡,石曉燕,賀泓. 化學進展. 2012(04)
[5]三分倉回轉再生式空氣預熱器漏風設計計算模型[J]. 劉福國,郝衛(wèi)東,姜波. 機械工程學報. 2012(04)
[6]用于NH3選擇性催化還原NO的非釩基催化劑研究進展[J]. 劉福東,單文坡,石曉燕,張長斌,賀泓. 催化學報. 2011(07)
博士論文
[1]SNCR反應機理及混合特性研究[D]. 盧志民.浙江大學 2006
碩士論文
[1]燃煤鍋爐回轉式空預器出口煙道與受熱面數值模擬試驗研究[D]. 馮延鵬.西安建筑科技大學 2013
[2]電站鍋爐煤粉燃燒器降低NOx排放的研究[D]. 張翱.華中科技大學 2007
[3]低NOx煤粉燃燒器的應用特性研究[D]. 于娟.同濟大學 2006
本文編號：3375821
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