氮氧化物（NOx）是主要大氣污染物之一。低溫選擇性催化還原（SCR）NOx是實現(xiàn)超低排放的重要措施。Mn基催化劑因低溫活性高而備受關注,但其N2選擇性低、抗H2O和SO2中毒性能差,尚未得到應用,其根本原因是低溫脫硝機理不清。因此,亟需闡明低溫脫硝機理、研發(fā)新型低溫SCR脫硝催化劑。針對上述問題,本文研究了 Mn基催化劑低溫SCR反應機理、H2O和SO2對催化反應路徑及催化劑失活的作用機制,研制出具有高活性、高N2選擇性和良好抗H2O和SO2中毒性能的Mn-Zr-Ti低溫脫硝催化劑,并進行了規(guī)�；瘧迷囎C,為其工業(yè)應用奠定了基礎。主要研究內(nèi)容與結(jié)果如下:（1）通過原位紅外漫反射光譜研究反應物中間形態(tài)及其演變,發(fā)現(xiàn)NOx通過雙齒硝酸基和單齒亞硝酸基形態(tài)與NH3發(fā)生氧化還原反應,以O為媒介,電子由N3-經(jīng)由O遷移至Mn4+并返回至O,O同時捕獲H而形成H20,首次揭示了氧介催化機理。（2）通過研究H2O和SO2對催化劑活性的影響,發(fā)現(xiàn)了 H2O吸附在活性位點導致催化活性下降,SO2造成銨鹽沉積和MnSO4的產(chǎn)生進而導致催化劑失活,提出了鹽化失活機制。（3）通過研究H2O和SO2對N2O生成... 

【文章來源】：北京科技大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖２－１中國ＮＯ，年排放量（數(shù)據(jù)來源：中國統(tǒng)計年鑒）??

?低溫脫硝機理及Ｍｎ－Ｚｒ－Ｔｉ催化劑研制???如圖２－２所示，＾＾＾排放控制技術(shù)可分為前端控制［ｎ，１２］和末端治理［１３］。??前端控制即在燃燒前對燃料實施潔凈化處置或在燃燒過程中控制Ｎ０Ｘ的生成，??達到從源頭遏制Ｎ０Ｘ排放的目的，如燃料脫氮技術(shù)和低氮燃燒技術(shù)［１４１等。燃??料脫氮技術(shù)是指在燃燒前脫除燃料中的Ｎ元素，從而降低燃料型Ｎ０Ｘ的生??成；低氮燃料技術(shù)是在燃燒過程中通過控制ＮＯｘ的形成條件來抑制其生成，??包括分級燃燒技術(shù)、濃淡燃燒技術(shù)、低過量空氣系數(shù)燃燒和煙氣再循環(huán)技術(shù)??［１５，?１６］胃。???＾?燃料脫氮???＾前端控制＜??ｎｏｘ排放Ｚ—燃燒控制??控制技術(shù)＼????Ｊ?＼末端治理?１煙氣脫硝??圖２－２?ＮＯ，排放控制技術(shù)分類??其中濃淡燃燒技術(shù)主要針對于新型煤粉或氣體燃料，通過調(diào)節(jié)過量空氣??系數(shù)來控制燃燒過程，即一部分燃料在空氣不足的條件下燃燒，而另一部分??燃料在空氣過量的條件下燃燒，兩種條件都偏離了理論當量比，以此來調(diào)節(jié)??燃燒效率和抑制Ｎ〇ｘ的生成［１７，１８］。前端控制有效地降低了燃料中的含氮量及??ＮＯｘ的形成，但前期投入成本高，且常常會降低燃燒效率。??末端治理即將煙氣中已生成的Ｎ〇ｘ還原為Ｎ２，從而達到減排的目的，如??選擇性催化還原（ＳＣＲ）技術(shù)、選擇性非催化還原（ＳＮＣＲ）技術(shù)、ＳＮＣＲ／ＳＣＲ??混合脫硝技術(shù)以及催化分解ＮＯｘ技術(shù)等。??ＳＣＲ技術(shù)是目前應用最為廣泛、最具前景的煙氣脫硝技術(shù)，將在下節(jié)介??紹。ＳＮＣＲ技術(shù)采用氨水（ＮＨｙＨ２０）或尿素（ＣＯ（ＮＨ２）２）等氨基還原劑噴??入高溫爐膛，在無催化劑條件下選擇性地將Ｎ〇ｘ還原

能耗將大幅增加。??２．１．３?ＳＣＲ?技術(shù)??ＮＨ３－ＳＣＲ技術(shù)采用ＮＨ３作為還原劑，在催化劑作用下選擇性地將ＮＯｘ??還原為Ｎ２和Ｈ２〇，其主要反應如式（２－６）及（２－８）所示。??４ＮＨ３?＋?６ＮＯ?５Ｎ２?＋?６Ｈ２〇?（２－８）??ＳＣＲ煙氣脫硝系統(tǒng)主要包括儲氨系統(tǒng)、氨氣空氣混合器、氨氣噴入系統(tǒng)、??ＳＣＲ脫硝反應器、省煤器旁路及ＳＣＲ旁路等�？紤]到不同煙氣對催化劑的影??響及不同催化劑對溫度的要求，ＳＣＲ脫硝反應器通�？煞譃闊岫胃呋也贾煤�??冷段低灰布置，如下圖２－３所示［１９，２４］：??＠?ｒｉｎ?ｎ￣???／?＂｝??①（０－自?Ｈ?ｉｌｌ?Ｈｉｏｉｉｏｈ?Ｈ?１??ＹＪ?＠?？?ＨＬｉＪｉ??ｕ??ｕ?＠?ｉ??①鍋爐②ＳＣＲ反應器③空預器④除塵器⑤脫硫塔??圖２－３?ＳＣＲ反應器的（ａ）熱段高灰布置和（ｂ）冷段低灰布置示意圖??ＳＣＲ脫硝反應器是ＳＣＲ系統(tǒng)的核心裝置。目前廣泛使用的ＳＣＲ煙氣脫??－５－??

【參考文獻】：
期刊論文
[1]錳基低溫SCR脫硝催化劑研究進展[J]. 張靜,杜夢帆,周樹宇,楊新雨,楊子溢,陳澤智.  山東化工. 2019(13)
[2]Mn基低溫NH3-SCR脫硝催化劑研究進展[J]. 郭婷,李建軍,馬曉文.  四川化工. 2018(04)
[3]燃煤電廠氮氧化物控制技術(shù)探究[J]. 鄭志坤.  能源研究與管理. 2017(02)
[4]低氮燃燒及煙氣脫硝國內(nèi)外研究現(xiàn)狀[J]. 高明.  廣州化工. 2012(17)
[5]燃煤煙氣脫硝技術(shù)的研究進展[J]. 顧衛(wèi)榮,周明吉,馬薇.  化工進展. 2012(09)
[6]氨氮比不均勻性對電站SCR系統(tǒng)脫硝效率的影響[J]. 雷達,金保升.  鍋爐技術(shù). 2010(06)
[7]SCR煙氣脫硝過程硫酸氫銨的生成機理與控制[J]. 馬雙忱,金鑫,孫云雪,崔基偉.  熱力發(fā)電. 2010(08)
[8]NOx的生成機理[J]. 劉勇,吳國忠.  油氣田地面工程. 2007(04)
[9]火電廠脫硝技術(shù)綜述[J]. 王文選,肖志均,夏懷祥.  電力設備. 2006(08)
[10]NH3在選擇性催化還原NO過程中的吸附與活化[J]. 劉清雅,劉振宇,李成岳.  催化學報. 2006(07)

博士論文
[1]Mn基低溫NH3-SCR催化劑的抗水抗硫性能及反應機理研究[D]. 高鳳雨.北京科技大學 2017
[2]低溫NH3選擇還原NO催化劑及催化作用機制研究[D]. 徐力.大連理工大學 2014
[3]改性Cu-ZSM-5分子篩催化劑的制備及催化脫除NO的研究[D]. 臧玉魏.南京理工大學 2010
[4]Mn/TiO2系列低溫SCR脫硝催化劑制備及其反應機理研究[D]. 江博瓊.浙江大學 2008
[5]以納米TiO2為載體的燃煤煙氣脫硝SCR催化劑的研究[D]. 李鋒.東南大學 2006

碩士論文
[1]四角切圓鍋爐低NO_x燃燒優(yōu)化研究[D]. 焦正道.華北電力大學(北京) 2016



本文編號：2899801