O2/CO2气氛下燃煤过程中NOx排放特性实验研究

利用沉降炉在O2/CO2和O2/N2气氛下对煤粉燃烧过程中NOx排放特性进行实验,研究了不同停留时间、燃料/氧化学当量比、温度等因素对燃煤过程中NOx的排放特性的影响,并对2种燃烧方式下NOx的排放特性进行对比.结果表明:在O2/CO2气氛下NOx的生成量远远低于空气气氛下NOx的生成量,其主要原因是在O2/CO2气氛中高CO2质量浓度导致气氛中生成较高含量的CO,从而在未燃烧碳表面发生NO/CO/Char的反应,促进了NO还原为N2;O2/CO2气氛中没有N2,避免了热力型NOx和快速型NOx的生成;约80%的再循环烟气致使NOx的停留时间大为增加,即延长了NOx的还原反应时间,从而降低了NOx的排放.     

二甲基醚发动机HCCI燃烧与排放的计算

构建了可应用于均质充量压燃（HCCI）发动机的二甲基醚（DME）详细化学反应动力学M燃烧模型，该模型包含97种物种和457个基元反应．拓展M模型的应用范围，分析了DME发动机HCCI条件下关键基元反应和重要物种随曲轴转角的变化关系，获得了DME氧化反应的主要历程．研究了NOx的生成机理，结果表明NOx排放中NO生成量达到最大值后出现“冻结”现象，NO2与N2O最终排放浓度极少且受缸内温度影响不大．随着缸内温度的增加，NOx排放中NO所占比例逐渐增加．基于化学反应速率及敏感度分析，得到了DME发动机HCCI燃烧的NO排放主要受扩大Zeldovich机理和N2O途径控制．     

基于TG-FTIR研究O2/CO2气氛下烟煤的燃烧特性

在热重分析仪上进行了烟煤在O2/N2及O2/CO2气氛下的燃烧反应试验,分析了煤粉粒度对O2/CO2燃烧的影响,确定了燃烧反应的特性参数并进行了动力学分析,同时利用傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)对燃烧产物进行实时检测.结果表明,与O2/N2气氛下的燃烧相比,O2/CO2气氛煤粉燃烧速率降低,燃尽温度升高,燃尽时间延长,煤粉细化可使其燃烧特性得到改善;同时FTIR的谱图也显示,O2/CO2气氛下煤粉燃烧气体产物的释放情况与模拟空气气氛下燃烧时有明显不同.     

煤燃烧过程中吡啶型氮迁徙规律的实验研究

为了解煤燃烧过程中NOx的生成机理,选用纯净杂环化合物吡啶作为煤中氮元素有机形态的模型化合物,对其热解及氧化规律进行实验研究.红外光谱仪分析结果表明:吡啶杂环在750℃时开始裂解;在850℃时腈类物质生成量最大;高温下含氮产物几乎全部以HCN的形式存在;N2O主要由腈类物质转化而成;从氧气的摩尔比等于6 0开始,随着氧气量的增加,N2O的生成量急剧增加.在缺氧状态下,高浓度CO造成的还原气氛使NOx生成受到很大程度的抑制.当温度高于850℃时,N2O向NO、NO2转化,当温度大于1000℃时,N2O全部转变为NO、NO2.NO、NO2主要由HCN裂解转化而成.     

影响燃煤还原气体生成特性的因素

利用傅里叶红外气体分析设备,在自制的固定床反应器上对能够显著影响再燃煤还原气体生成特性的因素进行了实验研究.结果表明,神木煤在N2和CO2气氛下受热生成的还原气体主要有CO、CH4和HCN4·CO2气氛有利于原料煤中的C更多地转化为CO,CH4在N2和CO2气氛下的生成特性及产率相近.O2对神木煤的CO、CH4及HCN的生成特性影响很大,氧的存在降低了CO开始形成的温度及产率,也降低了CH4的生成温度和产率.O2使得HCN开始生成的温度大幅度降低,当w(O2)为6%时HCN的产率明显增加,同时O2的存在还增加了NO的产率.无论是在N2气氛还是在CO2气氛下,快速升温时CH4的产率均高于程序升温时的值,但CO的产率均小于程序升温时的值.升温速率对HCN的影响与煤种有关,除TC煤外,快速升温时HCN的产率均比程序升温时低.     

燃煤流化床中CaO催化还原N2O机理研究

应用热失重与傅立叶红外光谱联用仪研究了CaO在流化床燃煤气氛下对N2O的分解还原机理。实验结果表明CaO的催化作用使N2O浓度降低的初始温度由1150K降低至1050K;在CO的作用下N2O降低的初始温度由1050K降低至1000K。对实际流化床燃煤过程中CaO的作用分析认为,CaO对N2O的催化分解能力与煤的含硫量密切相关;它与HCN的气固反应减少了产生N2O的来源以及CaO对N2O的多相催化反应是降低N2O的主要原因之一。     

空气和O2/CO2气氛下煤粉着火特性试验研究

利用金属网反应器研究了大同烟煤在空气气氛和O2/CO2气氛不同氧气体积分数下的着火特性,并利用热重分析仪分析了2种气氛下煤焦的反应性.试验发现:在相同氧气体积分数下,O2/CO2气氛的煤粉着火温度较O2/N2气氛的高,O2/CO2(φO2=21%,φCO2=79%)气氛下大同烟煤着火温度较空气气氛提高了35.7℃,在O2/CO2气氛下出现着火延迟;在O2/CO2气氛下φO2=30%时,大同烟煤与空气气氛具有比较接近的着火温度;在N2和CO2气氛下制得的煤焦,在相同氧气体积分数2种气氛下的表观活化能差异明显,煤焦反应性是影响煤粉着火温度在O2/CO2气氛下出现延迟的重要原因.     

三元催化剂催化机理分析

通过对尾气中的主要成分CO、NOx及碳氢化合物转化为无害物N2、CO2、H2O的反应过程，分析了三元催化剂的作用与机理，提出了三元催化剂所应具有的性能和三元催化器处理尾气的反应次序与诱导方向，并得出了三元催化剂的选择条件。     

O2/CO2气氛下混煤燃烧过程中NOx排放特性

在滴管炉上对无烟煤、烟煤及其混煤在O2/CO2气氛下燃烧时的NOx排放特性进行了研究,重点分析了燃烧气氛、温度、氧浓度、掺混比例等对NOx排放浓度及氮转化率的影响.实验结果表明,较之O2/N2气氛下,无烟煤与烟煤在O2/CO2气氛下混烧时NO排放浓度平均低大约12%;随O2体积分数增加,NO排放浓度仅小幅增加;随混煤中无烟煤所占比例的增加,NO排放浓度先减小后增加,当无烟煤/烟煤比例为1:1时,其达到最小值;混煤的氮转化率随混煤中无烟煤比例的增加而逐渐减小.混煤的氮转化率与掺混比例有较大的关联,但并非简单的线性关系.     

沉淀法合成的纳米CeO2前驱体的热分解动力学

以Ce(NO3)3.6H2O为铈源,(NH4)2 CO3.H2O为沉淀剂,加入少量PEG4000作为分散剂,采用化学沉淀法并经水洗、超声波醇洗,70℃干燥后得到CeO2的前驱体Ce2(CO3)3.H2 O。对Ce2(CO3)3.H2 O样品运用差示/热重分析(DSC/TG)和X射线衍射(XRD)方法进行其热分解过程研究,并通过多重速率扫描法记录样品在不同升温速率下的DSC/TG曲线,采用Kissinger-Akahira-Sunose(KAS)法和Coats-Redfern法进一步研究Ce2(CO3)3.H2 O的热分解动力学。研究结果表明:Ce2(CO3)3.H2 O热分解反应过程分2步进行,主要反应阶段的反应动力学参数是:反应活化能为105.51 kJ/mol,反应级数为2,频率因子为3.61;由此推断出可能的Ce2(CO3)3.H2 O热分解机理函数为Anti-Jander方程,受三维扩散机制控制。     

甲苯在不同背景气氛下的介质阻挡放电降解行为研究

采用线板式介质阻挡放电对甲苯进行降解,研究不同背景气氛(不同配比的N2/Ar和N2/O2)下甲苯的降解行为.研究发现,当氮气中加入氩气时,随着N2/Ar中Ar含量的增加,甲苯的降解率迅速升高,而且所需的电场强度大大降低.当背景气体为氩气(含微量氧)时,输入电压仅为4 kV,甲苯的降解率就可达98.1%.在N2/Ar中甲苯一部分转化为CO和CO2,其他为一些副产物,如HCN,CH4,C2H6,C12H26等.在N2/O2气氛下,氧的体积分数为2%左右时甲苯的降解效率最高,甲苯几乎完全被氧化为CO和CO2,副产物仅为O3.     

不同气氛下聚乙烯低温热解气化特性分析

气化熔融焚烧技术是高效率低污染的新型城市生活垃圾处理技术,该技术的关键环节是垃圾低温(600～650 ℃)气化.以垃圾中主要可燃组分聚乙烯为试验物料,采用管式炉,分别在N2,CO2,N2 H2O,N2 O2,N2 O2 CO2 H2O气氛下,进行了低温(600 ℃)热解气化特性的试验研究.试验结果表明:反应气氛中含O2能显著提高气体产物中CO2的含量,从而提高了碳转化率,但能量转化效率和气体低位热值均较低;CO2气氛下CO的产生量明显增高,从而使气体低位热值和碳转化率显著增大;H2O气氛有利于H2的生成和产气量、气体低位热值、能量转化效率的提高,其中能量转化效率可达80%,但对大分子烃族类二次裂解具有一定的抑制作用;气体低位热值在N2 O2 CO2 H2O混合气氛下最大,达到12.8 MJ/m3.     

不同热解气氛煤焦结构及燃烧反应性

在水平管式炉上制得徐州烟煤在Ar, N2和CO2气氛下热解的煤焦,比较了其在元素组成、挥发分收率、化学组分、微观结构特性和孔分布特性方面的差异,并在热重分析仪上进行了燃烧试验,确定3种煤焦在O2+Ar, O2+N2和O2+CO2气氛下的燃烧动力学特性.结果表明:由于CO2对煤焦的气化作用,CO2气氛下煤热解较Ar或N2气氛下具有更高的挥发分收率;CO2气氛热解焦芳香族和烷基官能团含量均高于其他气氛热解焦,但羟基官能团含量比它们低;CO2气氛热解焦具有更丰富的2～4 nm的小孔结构,比表面积是其他气氛热解焦的100倍左右,比孔容积约为其他气氛焦的1.5倍.燃烧的化学反应动力学分析表明,不同气氛下煤焦燃烧均为一级反应,CO2气氛热解焦具有最小的活化能和指前因子.     

微波热解污泥过程中NOx前驱物产生影响因素

在微波热解污泥的过程中,污泥中的氮主要转化为NH3和HCN存在于气态产物中,它们是重要的NOx前驱物,其转化产率在很大程度上受热解终温和污泥含水率的影响.从以上两个影响因素出发,研究污泥中氮转化产率的变化规律,结果表明,从300℃到1 000℃,NH3的产率从16.76％上升到30.29％,而HCN的产率则从0.81％...     

还原性气氛下铝热还原法制备Al2O3-TiB2复合陶瓷的热力学分析

通过热力学计算,分析还原性气氛下10Al3B2O33TiO2系的反应过程、产物中可能存在的物相以及产物在CO和N2存在条件下的稳定性.计算结果表明,由于CO和N2存在,产物相组成除了TiB2和Al2O3外,可能有TiN,TiC,9Al2O3·2B2O3等存在,AlN,Al4C3,BN,Al2O3·TiO2等存在的可能性很小.高于1788K左右,产物TiB2能够稳定存在.低于此温度,TiB2可能和CO反应.在反应条件下,TiB2能够在N2气氛中稳定存在.     

Ni~(2+)催化甘氨酸质子迁移机理的理论研究

采用B3LYP/6-31++G(d,p)方法研究Ni~(2+)催化甘氨酸质子迁移机理.优化得到了7个中性配合物和1个两性配合物;两性的最稳定,结合能为-927.3 k J/mol.分子内单键旋转和羧基H在2个羧基O原子间的迁移导致中性构型转化,C-C键旋转的能垒低于21.9 k J/mol,C-O键旋转的能垒在23.1-46.4 k J/mol范围内,羧基H在O原子间迁移的正逆反应能垒分别为175.0和108.3 k J/mol.羧基H迁移到氨基生成两性构型,能垒为19.3k J/mol.Ni~(2+)导致氨基N原子负电荷减少0.48,削弱了N原子对羧基H原子的库仑吸引,钝化了共价键B_(O3–H6),动力学上不利于羧基H迁移;但是羧基H迁移后,形成的两性构型却是热力学最稳定体系.最稳定中性构型N1转化为最稳定两性构型Z1的路径为:N1→N1-N7→N7→N3-N7→N3→N3-N5→N5→N5-Z1→Z1,该路径的最高能垒为124.8 k J/mol.     

O_2/N_2与O_2/CO_2下吸附剂控制燃煤PM_1排放

将两个典型褐煤分别添加两种吸附剂在沉降炉中进行燃烧实验,对比分析1 100℃时O2/N2和O2/CO2两种不同的气氛下吸附剂控制燃煤PM1排放的不同效果.得到如下结论:1 100℃时,两种煤分别添加高岭土和石灰石,在O2/CO2气氛下PM1的减排效果比在O2/N2气氛下好.含碱金属高的煤种添加高岭土后PM1的减排效果更好,而含硫高的煤添加石灰石后PM1的减排效果更好.添加高岭土后,富集在PM1上的燃煤气化金属大量减少,高岭土吸附了煤中金属;添加石灰石后,富集在PM1上的S也大量减少,石灰石吸附了大量的S.     

煤热解过程中NOx前驱物气体脱除的探讨

研究了不同热解条件下煤中氮的释放,三个不同煤阶的中国煤样在500－900℃之间以固定床和滴落式的反应器进行热解;考察了煤种、终温、粒径对于NOx前驱物（NH3和HCN）在热解过程中释放的影响;产生的含氮气体（NH3和HCN）被相应的酸和碱吸收后用离子色谱测量。     

煤热解过程中NO_x前驱物气体脱除的探讨

研究了不同热解条件下煤中氮的释放 ,三个不同煤阶的中国煤样在 5 0 0～ 90 0℃之间以固定床和滴落式的反应器进行热解 ;考察了煤种、终温、粒径对于NOx 前驱物 (NH3 和HCN)在热解过程中释放的影响 ;产生的含氮气体 (NH3 和HCN)被相应的酸和碱吸收后用离子色谱测量     

H2在N2O内燃烧反应机理探讨

本文利用公式ΔH=-0.1196n λ计算了H2在N2O内燃烧反应的火焰温度,计算值为3197K,与实际温度2923K较为接近.根据火焰温度,提出了H2在N2O内燃烧反应的机理,该机理为:(1)2N2O→N2 2NO;(2)NO hv→N· O;(3)N· NO→N2 O·;(4)H2 O·→H2O hv.