金属离子对煤焦-NO反应影响的实验研究

论文摘要

煤炭在我国能源供应中处于主要地位，煤炭燃烧产生了大量的污染物，其中的NOX对大气环境和人体健康都带来了严重的危害，各国政府纷纷立法以控制NOX的排放。燃煤电厂是主要的NOX固定排放源，在降低氮氧化物排放的技术措施中，燃料再燃技术因其显著的优点成为燃煤电厂低NOX技术改造的一个选择。在煤粉再燃过程中，煤焦与NO的异相还原反应占重要地位，其研究受到越来越多的关注。本文分别选取一种烟煤和一种褐煤，通过酸洗获得相应的脱灰煤，在管式炉上制得1000℃下的四种煤焦，并对其孔径和比表面积进行了测量分析。结果表明，褐煤原焦和脱灰焦的比表面积远大于烟煤原焦和脱灰焦。在小型流化床反应器上进行了煤粉及煤焦与NO还原反应的实验，发现煤焦对NO的异相还原作用在煤粉对NO的还原中占主要地位。还研究了温度、煤中含有的矿物质、比表面积对煤焦与NO反应的影响。实验结果表明：煤焦对NO的还原率随着温度增加而增加；不同煤中含有的不同矿物质对煤焦与NO反应的影响相异，惰性物质含量多，矿物质表现为阻碍作用，活性物质含量多，矿物质表现为促进作用；煤焦的比表面积越大，对NO的还原率越大。通过向脱灰煤焦中添加金属离子，研究了Na、Ca、Fe对煤焦与NO反应的催化作用，发现Fe的催化活性最强；研究了Fe的添加量变化对煤焦与NO反应的影响，发现1%的添加量对煤焦与NO反应的催化作用达到最佳。通过变化反应气氛研究了O2、CO对煤焦与NO反应的影响。发现微量O2能促进煤焦对NO的还原，而过量O2则阻碍了煤焦对NO的还原。CO对煤焦与NO的还原有明显的促进作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 燃煤电厂 NOX减排技术
• 1.3 煤焦-NO 反应的作用
• 1.4 煤焦-NO 反应的研究进展
• 1.5 本文主要研究内容
• 2 实验样品的制备与分析
• 2.1 前言
• 2.2 煤种的选取及分析
• 2.3 煤中矿物质的脱除
• 2.4 煤焦的制备
• 2.5 煤焦的 BET 分析
• 2.6 金属离子的负载
• 2.7 本章小结
• 3 煤粉及煤焦对 NO 还原效果的研究
• 3.1 前言
• 3.2 实验装置及方法
• 3.3 煤粉及煤焦对 NO 还原反应的比较
• 3.4 温度对煤焦-NO 反应的影响
• 3.5 矿物质对煤焦-NO 反应的影响
• 3.6 比表面积对煤焦-NO 反应的影响
• 3.7 本章小结
• 4 煤焦-NO 反应外在影响因素的研究
• 4.1 前言
• 4.2 金属离子对煤焦-NO 反应的催化作用
• 4.3 金属离子添加量对煤焦-NO 反应的影响
• 4.4 O2对煤焦-NO 反应的影响
• 4.5 CO 对煤焦-NO 反应的影响
• 4.6 本章小结
• 5 总结与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 不足及进一步工作的建议
• 致谢
• 参考文献