基于活性焦催化作用的烟气脱硝技术研究

摘要

活性焦脱硝工艺是以活性焦为催化剂，实现选择性催化还原的效果。在100-150℃的条件下，活性焦作为催化剂，将烟气中的氮氧化物、氧气与喷入脱硝单元的氨气进行选择性催化还原反应，生成氮气与水。活性焦催化还原脱硝法反应温度低，可布置在烟道尾部，设备结构简单，安装维护较为方便。活性焦价格较低，脱硝成本较其他技术低。活性焦脱硝机组具有很好的适应性，能够应用于不同类型的锅炉。本文在对活性焦进行了表征研究、模拟实际情况脱硝性能研究、本征动力学机理研究。
　　研究发现，活性焦晶相结构与石墨相似，是取向性良好的定形结构。活性焦孔隙结构明显，从电镜谱图分析可以看出钙、铁、硅、氧峰值明显。通过XPS全谱扫描，发现活性焦表面碳元素占比到80％以上，氧元素其次，占10%左右。
　　将活性焦作为催化剂，NOx、O2和NH3作为反应物，在实验室模拟工业应用过程。实验结果表明，脱硝机理为选择性催化反应，氧气参与反应。增大氧气浓度，催化作用逐步增加，在氧气浓度达到8%之后，脱硝效率基本不再上升。水的存在降低了活性焦催化能力。氨氮比在1.1-1.2之间为活性焦脱硝的最佳比例，即能够最大限度的促进反应向正方向进行又避免了氨气过量造成二次污染。
　　活性焦脱硝本征动力学研究表明活性焦脱硝过程的化学机理基本符合E-R反应模型，氨气作为强吸附物，其他气体为弱吸附。选择固定床积分反应器作为实验发生器。对固定床进行微分处理，得到反应速率的表达式。接触时间τ以及dxdτ的引进，简化了本征动力学参数的计算。由线性规划算法得到了较为准确的本征动力学活性焦脱硝参数。经过检验，所得到的方程基本符合实际反应。

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第1章 绪论

1.1项目研究背景

1.2氮氧化物的生成及影响因素

1.3现有的烟气氮氧化物控制技术

1.4 活性焦脱硝国内外研究现状及应用

1.5本文的主要研究内容

第2章 活性焦的表征结构分析

2.1活性焦催化剂的制备和脱硝优势

2.2孔容分析

2.3 XRD晶相分析

2.4 电镜扫描分析

2.5 XPS扫描分析

2.6 本章总结

第3章 活性焦脱硝性能的实验研究及分析

3.1活性焦脱硝的理论基础

3.2活性焦脱硝性能的实验分析

3.3实验与分析

3.4本章小结

第4章 活性焦催化反应本征动力学的研究

4.1 本征动力学实验研究

4.2 建立本征动力学模型

4.3 计算结果检验

4.4本章小结

第5章 结论与展望

5.1 主要结论

5.2 后续工作建议与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果