【摘要】： 采用溶膠一凝膠法制備的納米TiO_2作為添加劑,實(shí)驗(yàn)研究了納米TiO_2添加量、Ca/S摩爾比、燃燒溫度對(duì)煤燃燒和脫硫脫硝效果的影響。對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行了X射線(xiàn)衍射、紅外光譜、掃描電鏡和離子色譜分析,探討了納米材料催化燃燒、同時(shí)催化脫硫脫硝的機(jī)理。全面系統(tǒng)地研究了添加劑的添加所涉及到脫硫、脫硝、結(jié)渣、燃燒效率等各個(gè)方面的問(wèn)題。研究成果為提高循環(huán)流化床鍋爐燃燒效率及實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)同時(shí)脫硫脫硝提供了借鑒和參考,為揭示納米材料的尺度效應(yīng)和邊界效應(yīng)提供了科學(xué)依據(jù),對(duì)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排具有理論及現(xiàn)實(shí)的意義。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,納米TiO_2與CaO共同作用時(shí),納米TiO_2最佳的添加量為8%;在Ca/S摩爾比為2、燃燒溫度為850℃時(shí)納米TiO_2催化脫硫脫硝效率達(dá)87.8%和36.0%,比不添加納米TiO_2時(shí)分別增加13.4%和36.0%;納米TiO_2對(duì)煤燃燒有明顯的促進(jìn)作用,降低煤的著火溫度,增加發(fā)熱量強(qiáng)化燃燒,提高煤灰的熔融溫度,降低煤的結(jié)渣程度。 納米TiO_2導(dǎo)致碳晶格的扭曲,增加表面活性部位,加快氧氣的吸附速度,使添加劑周?chē)紵俣燃涌?煤灰孔隙增大從而促進(jìn)燃燒完全,促進(jìn)二氧化硫向氧化鈣內(nèi)部的擴(kuò)散從而提高脫硫效果,由強(qiáng)化燃燒產(chǎn)生的多孔煤焦有利于煤燃燒生成的NOx滲透擴(kuò)散到焦炭?jī)?nèi)表面反應(yīng),提高煤焦對(duì)NOx的異相還原作用,另外TiO_2作為催化劑強(qiáng)化了CO同相還原NOx的作用,從而提高了氮氧化物的脫除效率。 脫硫脫硝反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的研究表明,CaO的脫硫反應(yīng)對(duì)SO_2濃度是準(zhǔn)一級(jí)反應(yīng),對(duì)氧氣濃度屬于零級(jí)反應(yīng);煤焦還原NO反應(yīng)對(duì)NO濃度是準(zhǔn)一級(jí)反應(yīng);脫硫脫硝反應(yīng)過(guò)程分為兩個(gè)階段,反應(yīng)初期為表面化學(xué)反應(yīng)控制階段,反應(yīng)后期為產(chǎn)物層擴(kuò)散控制階段;脫硫過(guò)程中產(chǎn)物層擴(kuò)散階段是慢反應(yīng)因而是速控步驟,脫硝過(guò)程中表面化學(xué)反應(yīng)階段是速控步驟;納米TiO_2的催化作用主要體現(xiàn)在加快了脫硫脫硝過(guò)程中慢反應(yīng)階段的反應(yīng)速率,降低了反應(yīng)過(guò)程的活化能,促進(jìn)了脫硫脫硝反應(yīng)的進(jìn)行,提高了氧化鈣硫酸鹽化和煤焦還原的轉(zhuǎn)化率;利用未反應(yīng)收縮核模型對(duì)氧化鈣脫硫反應(yīng)和煤焦還原NO反應(yīng)的過(guò)程進(jìn)行了模擬計(jì)算,該模型能較好地模擬脫硫脫硝反應(yīng)過(guò)程;計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果非常吻合。
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)（河北）
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類(lèi)號(hào)】：X701.3
【圖文】：

750℃燒制的納米TiO2的孔徑

900℃燒制的納米TiO2的孔徑

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 焦坤靈;循環(huán)流化床鍋爐脫硝的數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究[D];華北電力大學(xué)（河北）;2010年

2 張曉杰;燃煤添加劑助燃固硫的實(shí)驗(yàn)研究[D];華北電力大學(xué)（河北）;2010年

本文編號(hào)：2723615