适用于宽温区脱硝的内发热板式催化剂制备及其性能研究

来源 :重庆大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiaogang7922
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
能源的利用推动了现代社会高速发展,化石燃料仍是我国能源最主要的来源方式。燃煤热力发电厂在参与电网深度调峰时,其锅炉尾部烟气温度变化范围广,而现有脱硝催化剂适用温度范围窄,不能应用于具有交变宽温区特点的宽负荷电站烟气与工业锅炉/窑炉。为适应交变宽温区烟气的高效稳定脱硝,本文提出一种自加热板式催化剂的脱硝方法。当烟气温度高于300 oC时,进行常规的SCR脱硝反应,无需启用加热单元;当烟气温度低于300 oC时,启动加热单元并结合实际烟气温度值调整内置于催化剂内部的电加热功率大小,使催化剂表面温度始终维持在催化剂活性组分的最佳反应温度区间内。本文首先以颗粒状V2O5-WO3/TiO2催化剂为研究对象,研究了板式催化剂成型所需粘结剂与玻璃纤维等成型助剂及粘结剂添加顺序对催化剂活性的影响。在150~450 oC、GHSV=300,000 h-1条件下,甲基纤维素(MC)和羟丙基甲基纤维素(HPMC)提升了催化剂在低温段的脱硝性能,粘结剂的最佳添加量为10%,而聚丙烯酰胺(PAM)作粘结剂时会严重降低催化剂活性。玻璃纤维的添加会降低催化剂反应活性,当玻璃纤维添加量为5 wt.%时提高了高温段活性。结合NH3-TPD、H2-TPR、BET、XRD、TGA和激光散射法等表征结果,同时考虑催化剂的机械强度及反应活性,10 wt.%的羟丙基甲基纤维和10 wt.%玻璃纤维是成型助剂的最佳比例,同时二氧化钛(TiO2)掺混50%的高岭土可增强导热性能且不影响反应活性。基于筛选的成型助剂配方,本文制备了内嵌电热合金丝的板式催化剂并研究了其脱硝性能。在气体空速为3500 h-1,烟气温度低于300 oC时,通过电热合金丝将催化剂表面加热至300 oC及以上,催化剂NO转化率达90%以上。进一步提高气体空速至7000 h-1和14000 h-1,催化剂NO转化率逐渐降低,其中空速为7000 h-1时催化剂脱硝效率仍可达90%以上。加热催化剂所需加热功率随气体温度降低及气体空速提高而增加,最大加热功率小于20 W。在温度200 oC、含5%H2O烟气条件下,通过电热合金丝加热催化剂表面温度至250 oC或300 oC时,可以降低H2O对催化剂脱硝效率的影响。同样地,通过内发热调控催化剂表面温度可以增强催化剂抗SO2性能。此外,通过加热催化剂实现了表面NH4HSO4快速热分解进而恢复了NH4HSO4沉积中毒催化剂的脱硝活性。
其他文献
碳捕集、利用与封存(CCUS)技术在减少CO2排放方面具有巨大潜力,高温CO2吸附是有效实现CO2捕集的技术之一,其核心在于高性能的CO2吸附材料。Li4SiO4作为一种典型的高温CO2吸附材料,具有吸附容量高、反应速率快以及循环稳定性好等优点。目前对于Li4SiO4吸附材料的研究多集中于性能强化,而对于其基础反应特性如热力学平衡、脱附动力学与反应机理缺乏清晰认知,主要体现在:一是吸/脱附热力学平
学位
全钒氧化还原液流电池(VRFB)是可再生能源大规模安全存储的关键装备,但其推广应用受制于VOSO4电解液的低成本制备。钒电池电解液的传统制备方法是以高纯V2O5为原料经电化学还原制得,从含钒矿到产品的工艺流程长、产品收率低,因此制备成本高。针对此,考虑到我国的主要提钒原料是钒钛磁铁矿,本文直接以钒钛磁铁矿提钒所得中间产物——钒渣钙化焙烧熟料的酸浸液为原料,开展短流程制备高纯VOSO4溶液的研究。为
学位
我国正面临日趋严峻的天然气能源供给压力,而通过木质纤维素类生物质厌氧发酵制备生物天然气对于缓解压力、保障天然气供给安全意义重大,未来应用前景广阔。为评估各种生物质资源的甲烷产量,生化甲烷潜力测试在批次模式下已被实验室广泛应用,以评估能源回收的可行性和规模化应用潜力。然而,从生化甲烷潜力测试中获取如甲烷产率的关键参数需要较长的实验周期,特别是对于降解速率较慢的木质纤维素类生物质原料,通常需要4至8周
学位
附壁冷凝液滴广泛的存在于日常生活和工业生产等诸多领域中,是一个包含了流体流动、热量传递、相变以及接触线运动等问题的复杂多物理耦合过程。外部蒸气在低温基底表面上通过形成附壁冷凝液滴的方式可以显著提高热量传递效率,因此在暖通空调系统、热管理系统、海水淡化以及水收集等工业设备中得到了大量的应用。目前针对附壁冷凝液滴的众多研究中,大多忽略液滴内部流动的影响,蒸气冷凝过程中相变及其诱导对流的耦合影响使能量传
学位
世界经济和社会平稳快速发展需要高质量能源体系的支撑,然而传统化石能源的储量有限,且其开采与使用造成的环境污染亦不容小觑,提高能源利用与转化效率,减少污染物排放是世界各国实现绿色可持续发展的研究热点。利用温差发电技术将低品位能源加以回收利用是节能减排的重要手段之一,其中热电池具有较高的塞贝克系数和不间断对外供电的特性从而备受研究者的关注。大量研究工作利用熵差原理在电解质中加入添加剂改变离子溶解环境,
学位
“碳达峰”与“碳中和”是中国为应对全球气候变化做出的重要承诺,体现了我国作为世界最大发展中国家的历史担当。从全球CO2排放的来源看,燃煤电厂烟气是整个碳排放源头中最大的组成部分,每年排放约320亿吨。目前实现燃煤电厂CO2减排的最重要方法是CCS(carbon capture and storage,碳捕集与封存)技术,然而受限于吸收剂再生能耗问题,CCS技术的整体捕集成本较高,目前研究的重心是筛
学位
温室效应诱发的全球变暖现象已经对社会和环境造成了许多不利影响,而CO2作为贡献度最大的温室气体,对其排放控制已经刻不容缓。高温化学吸附是捕集CO2的重要技术之一,该过程的实现依赖于高效的CO2吸附材料。Li4SiO4吸附剂由于具有吸附容量高、循环稳定好、再生能耗低等优点,被认为是非常有潜力的高温CO2吸附剂。然而,工业烟气中普遍存在的SO2会显著影响Li4SiO4吸附剂的吸附性能,但是其作用机理尚
学位
从2009年发展至今,有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池光电转化效率突飞猛进,已十分逼近已经商业化应用的单晶硅太阳能电池效率,成为下一代太阳能电池中最有力的竞争者。目前,钙钛矿太阳能电池中获得最高光电转换效率的器件结构为平面n-i-p正置结构,对于这种结构的器件而言,电子传输层不仅起着传输电子的作用,同时还作为钙钛矿活性层成核、生长基底。因此,其光学性能、电学性能以及形貌都对钙钛矿太阳能电池器件效率起
学位
电动汽车因为节能环保和能量转化效率高等特性在近年来发展迅速。在低温下,作为动力来源的锂离子电池的放电功率和容量等性能严重衰减。且锂离子电池在低温下进行充电时,电池电量常常无法充满甚至在负极上出现锂沉积和锂枝晶。如果锂枝晶继续生长到一定程度,将会导致电池内部短路,发生危险。这些问题都严重影响着电动汽车在北方极寒地区的发展和普及。因此,如何在低温下对锂离子电池进行可靠、高效、安全地低温加热显得尤为重要
学位
随着社会的快速发展,人类大量消耗化石能源,极大增加了大气中CO2浓度,进而导致全球变暖等环境问题,因此亟需开发出一种高效利用CO2的策略。电化学还原CO2(Electrochemical CO2 reduction,ECR)具有反应条件温和、目标产物可调的优点,而且ECR技术可以与可再生电能相结合,将CO2还原为可再生燃料的同时利用弃风弃电等不稳定可再生电能,是最有前途的CO2利用策略之一。但电化
学位