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氨水溶液联合脱除燃煤烟气中CO_2和SO_2的模拟和经济性分析

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中国电机工程学报 2013年第17期33卷 16-23,6页

作者：齐国杰王淑娟余景文赵博陈昌和清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室北京市海淀区100084

采用Aspen Plus速率模型(RateSep module)对氨水溶液联合脱除CO2和SO2的理论可行性、技术可行性进行预测,采用IECM(integrated environment control model)模型对氨水溶液联合脱除CO2和SO2工艺过程进行经济分析。结果表明,该工艺过程可... 详细信息

采用Aspen Plus速率模型(RateSep module)对氨水溶液联合脱除CO2和SO2的理论可行性、技术可行性进行预测,采用IECM(integrated environment control model)模型对氨水溶液联合脱除CO2和SO2工艺过程进行经济分析。结果表明,该工艺过程可以采用吸收/再生的流程实现CO2和SO2的高效吸收以及氨水溶液中CO2负载的解吸,并在将亚硫酸根氧化为硫酸根的基础上,采用向负载氨水中增加钾离子使得具有较低溶解度的硫酸钾等盐类结晶的方法来实现氨水溶液中SO2负载的清除。氨水溶液联合脱除CO2和SO2具有显著经济性,较传统的湿法脱硫结合氨法脱碳工艺可有效降低总成本约17.4%,这对于解决目前困扰CO2减排的高成本问题具有积极的意义。

关键词：联合脱除氨水结晶经济性 CO2 SO2 Aspen Plus 环境控制集成模型(IECM)

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燃煤烟气污染物NO和Hg的联合脱除

华东电力 2011年第7期39卷 1163-1166页

作者：姜未汀张艳艳吴江任建兴吴强李芳芹陈洁鹤上海电力学院能源与环境工程学院上海200090

燃煤烟气污染物控制要求越来越高,多种污染物联合脱除成为降低污染物控制成本的必然趋势。本文利用液相吸收反应器进行NO和Hg的联合脱除实验研究。在实验室模拟烟气条件下,H2SO4-KMnO4溶液脱除烟气NO和Hg的过程受到KMnO4浓度、H2SO4浓度... 详细信息

燃煤烟气污染物控制要求越来越高,多种污染物联合脱除成为降低污染物控制成本的必然趋势。本文利用液相吸收反应器进行NO和Hg的联合脱除实验研究。在实验室模拟烟气条件下,H2SO4-KMnO4溶液脱除烟气NO和Hg的过程受到KMnO4浓度、H2SO4浓度、NO入口浓度和SO2入口浓度等因素影响。增加H2SO4浓度、增加SO2入口浓度对污染物脱除效率都有一定的促进作用。H2SO4-KMnO4溶液体系对烟气汞脱除效率最高达到98.95%,同时,对NO的脱除效率达到最大值43.33%。

关键词：燃煤烟气汞 NO 联合脱除液相吸收

氧分级富氧燃烧条件下钙基吸附剂联合脱除的实验研究

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氧分级富氧燃烧条件下钙基吸附剂联合脱除的实验研究

作者：郭浩然哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

富氧燃烧技术是最具前景的CO捕集和储存技术之一。富氧燃烧技术利用纯氧和一部分循环烟气代替空气组织燃烧，燃烧产物中CO体积浓度可达95%以上(干烟气)，大大降低了CO捕集的技术难度及成本。富氧燃烧在减少NO及SO排放方面有着独特的优... 详细信息

富氧燃烧技术是最具前景的CO捕集和储存技术之一。富氧燃烧技术利用纯氧和一部分循环烟气代替空气组织燃烧，燃烧产物中CO体积浓度可达95%以上(干烟气)，大大降低了CO捕集的技术难度及成本。富氧燃烧在减少NO及SO排放方面有着独特的优势，可以实现CO、NO及SO的联合脱除。本文研究富氧燃烧联合脱除燃煤污染物技术。首先对富氧燃烧的技术思路及国内外研究发展现状做了介绍;其次详细阐述了富氧燃烧条件下煤粉锅炉的燃烧传热特性、NO和SO排放特性;最后结合哈工大多反应控制段携带流实验台，采用分级燃烧技术和炉内喷钙技术，研究在富氧燃烧条件下联合脱除燃煤过程中产生的NO和SO，为富氧燃烧技术未来的实际应用提供参考。本文实验选用30%O/70%CO富氧燃烧气氛，以中国典型煤种元宝山褐煤和大同烟煤为研究对象。研究过程中主要考虑主燃区化学当量比、主燃区停留时间、钙硫比及煤种对脱除效果的影响。研究结果表明，富氧燃烧时产生的NO排放比常规空气燃烧要低，不采用其他措施就可以使NO排放分别降低34.2%(元宝山褐煤)和45.3%(大同烟煤)。富氧燃烧条件下采用分级燃烧可以进一步降低NO排放，主燃区化学当量比越小、停留时间越长，减排NO效果越明显。在主燃区化学当量比0.75、停留时间1.5S时可以达到最佳的NO脱除效果，此时NO还原率分别为元宝山褐煤70%和大同烟煤62%。富氧燃烧对SO排放没有影响。在燃尽区停留时间大于1.5S时，燃尽率可达98%，不会增加不完全燃烧损失。富氧燃烧对于循环型NO具有强烈的脱除效果，在不分级燃烧时循环型NO还原率褐煤可达50%和烟煤可达55%，分级燃烧褐煤可达97%和烟煤可达99%，对循环型SO则无明显脱除效果。富氧燃烧条件下炉内喷射钙基吸附剂可以收到良好的脱硫效果，脱硫率随钙硫比增大而增加，但随钙硫比增大，钙利用率降低，经济性下降。当钙硫比增大到2时，脱硫率趋于稳定，此时对循环型SO脱除率为35%。加入钙基吸附剂生成的CaO可以同时催化NO还原反应和氧化反应。当钙硫比小于1时以催化还原反应为主，在钙硫比大于1时催化氧化反应迅速居于主导地位。因此，考虑到锅炉运行成本及联合脱除NO和SO效果，钙硫比选择不易过大。

关键词：富氧联合脱除分级燃烧钙硫比烟气循环

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活性炭纤维联合脱除多种污染物的试验研究

活性炭纤维联合脱除多种污染物的试验研究

作者：张曼娜华中科技大学

学位级别：硕士

活性炭纤维(ACF)干法吸附技术是一种较有前途的联合脱除多种燃煤电厂污染物的综合治理方式。本文采用先硫酸后氨水的方法对ACF进行改性,分析了改性对ACF脱除VOC(甲苯作为VOCs的代表物)的影响,同时考察了不同浓度氧气、反应温度、烟气湿... 详细信息

活性炭纤维(ACF)干法吸附技术是一种较有前途的联合脱除多种燃煤电厂污染物的综合治理方式。本文采用先硫酸后氨水的方法对ACF进行改性,分析了改性对ACF脱除VOC(甲苯作为VOCs的代表物)的影响,同时考察了不同浓度氧气、反应温度、烟气湿度等对改性ACF脱除甲苯的影响,并对ACF同时脱除多种烟气组分(SO、NO和VOC)的协同作用及相互影响进行了研究。试验表明,改性后ACF平均孔径和比表面积相比未改性的无明显变化,但含氧官能团的羰基增多,这在一定程度上造成改性ACF对甲苯的脱除效率比未改性的高。氧浓度与甲苯脱除效率正相关,当氧气浓度超过5%时,进一步提高氧浓度几乎不能提高甲苯的脱除效率。改性ACF低温脱除甲苯的最佳温度为40℃,水蒸气的存在抑制了ACF对甲苯的脱除。 NO和SO的存在对VOC的脱除均有抑制作用,而且随着NO或者SO的浓度的升高,VOC的脱除效率呈降低趋势,同样浓度的NO相比SO的影响更大。当烟气中存在O2,对于VOC的脱除效率,不同气氛组合的脱除效率比较如下:NO+SO+VOC脱除效率,不同气氛组合的脱除效率比较则为:NO+VOC脱除有抑制作用,并可以把已经在ACF上物理吸附的NO或SO解吸出来。NO、VOC、SO同时存在时,NO对SO的促进作用不明显。水蒸气的存在对甲苯和NO的脱除都会产生不利影响,但当VOC和NO同时存在时,水蒸气对VOC更为不利。水蒸气对ACF单独脱除SO有利,对VOC脱除不利,当ACF联合脱除VOC和SO时,水蒸气对SO仍有利。

关键词：活性炭纤维改性 VOCs 联合脱除

基于钙基吸收剂的CO2、SO2和NO联合脱除研究

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基于钙基吸收剂的CO2、SO2和NO联合脱除研究

作者：史杰文山东大学

学位级别：硕士

燃煤电站对于SO2和NOx的排放控制日益严格,研究低成本联合脱除新技术具有重要意义。本文提出基于钙基吸收剂的CO2、SO2和NO联合脱除新思路,制备了具有较高CO2捕集性能的复合吸收剂:采用CaO/生物质焦同时高效脱除烟气中SO2和NO,有望大幅... 详细信息

燃煤电站对于SO2和NOx的排放控制日益严格,研究低成本联合脱除新技术具有重要意义。本文提出基于钙基吸收剂的CO2、SO2和NO联合脱除新思路,制备了具有较高CO2捕集性能的复合吸收剂:采用CaO/生物质焦同时高效脱除烟气中SO2和NO,有望大幅度降低运行成本,实现SO2与NO超低排放。提出了 CaO和海泡石通过水合制备的新型复合钙基CO2吸收剂的新方法,在钙循环条件下研究了复合钙基吸收剂的循环CO2捕集性能。在双重固定床反应器中确定了最佳水合温度、水合时间和适宜CaO/海泡石质量比;在最佳条件下,10次循环后复合吸收剂的捕集CO2性能比CaO高56%。复合吸收剂的主要物相为CaO,同时含有MgO和Ca2SiO4,这两种物质具有较高抗烧结性能,提高了CaO的抗烧结性能。复合吸收剂具有发达孔隙结构、较大比表面积和比孔容,尤其在10-10Onm范围内的孔容为CaO的7.5倍,而这部分孔隙是CaO吸收的重要区域,因此该吸收剂具有较高捕集CO2性能。在鼓泡流化床反应器系统上研究了 CaO/生物质焦—椰壳焦同时脱除SO2/NO的性能。探讨了焦炭种类、CaO与椰壳焦颗粒粒径、CaO/椰壳焦质量比、反应温度和流化数对CaO/焦炭同时脱除SO2/NO性能的影响规律。在最佳条件下,CaO与椰壳焦的NO脱除效率高达98%,SO2脱除效率接近100%;CaO对椰壳焦还原NO有明显促进作用;与未循环CaO相比,使用5次碳酸化/锻烧捕集CO2循环的CaO与椰壳焦同时脱除SO2/NO略有降低,但S02和NO脱除效率分别仍可达98.6%和96%。为了解决炉膛中复杂的温度情况,在鼓泡流化床上采用非等温流态化研究O2、CO2对CaO/椰壳焦同时脱除SO2/NO的影响规律,以及CaO/椰壳焦同时脱除SO2/NO中SO2与NO的相互影响。研究发现,O2对CaO/椰壳焦同时脱除SO2/NO反应有很强的促进作用;CO2对CaO/椰壳焦同时脱除SO2/NO有抑制影响;但在O2与CO2同时存在时,O2对CaO/椰壳焦脱除NO反应的促进作用要大于CO2的抑制作用。

关键词：钙基吸收剂流态化联合脱除海泡石 CO2捕集 SO2/NO同时脱除

Ca(OH)2联合脱除燃煤烟气中SO3和HCl的实验研究

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Ca(OH)2联合脱除燃煤烟气中SO3和HCl的实验研究

作者：唐文静山东大学

学位级别：硕士

近年来,燃煤电厂通过实施系列改造,实现了烟气中SO2、NOx和PM的超低排放,为我国大气污染物控制做出了贡献。燃煤烟气污染物控制进入了新阶段,非常规污染物的排放和控制受到广泛关注。燃煤烟气中的酸性气体除了 SO2和NOx外,还含有微量的... 详细信息

近年来,燃煤电厂通过实施系列改造,实现了烟气中SO2、NOx和PM的超低排放,为我国大气污染物控制做出了贡献。燃煤烟气污染物控制进入了新阶段,非常规污染物的排放和控制受到广泛关注。燃煤烟气中的酸性气体除了 SO2和NOx外,还含有微量的SO3和HCl。烟气中的SO3导致空预器堵塞,造成烟气系统阻力增加;HCl导致湿法脱硫中脱硫废水的大量排放。碱性吸收剂喷射可实现烟气中SO3的脱除,并已经得到工业示范和验证,但烟气中HCl的脱除没有引起关注。通过文献调研,本文在氢氧化钙喷射工艺脱除SO3的基础上提出SO3和HCl联合脱除的技术思路。然而,在燃煤烟气中多种酸性气体并存且SO2浓度远高于HCl和SO3,实现联合脱除需要进一步研究各种酸性气体的相互影响,并依据反应机理指导联合脱除技术的应用。本文首先通过热力学计算得到了不同酸性气体与氢氧化钙反应的优先级,并通过实验研究了氢氧化钙与SO3和HCl的反应规律和竞争反应特性,最后通过吸收剂改性提高了 HCl的脱除性能。热力学是化学反应的基础,本文首先使用热力学软件进行了联合脱除的可行性分析。对联合脱除过程中主要反应进行了反应平衡常数和吉布斯自由能分析,结果表明HC1和Ca(OH)2为分步反应,反应产物先产生CaClOH后生成CaCl2,但是烟气中SO3会与CaClOH发生反应从而导致脱氯反应被抑制。然后通过Gibbs自由能法进行热力学模拟,确定了对反应温度、烟气分压和钙喷射量对联合脱除的影响。在相同浓度时这几种酸性气体和Ca(OH)2反应的优先级为SO3>HCl>SO2>CO2,温度低于200℃后HCl的优先级迅速增加,而增加SO2分压会导致HCl的优先级降低,钙喷射量减少时SO2对HCl的抑制效果增加。总体而言,SO3和SO2都会抑制Ca(OH)2和HCl的反应。为了提高联合脱除的效果,对Ca(OH)2和SO3/HCl反应的动力学机理进行分析。首先,探究Ca(OH)2单一气氛时的反应规律,确定了浓度、温度和吸收剂的粒径对脱除效果的影响。然后将所得到的实验数据和构建的反应数学模型结合,并使用Matlab对内外扩散平衡常数和化学平衡常数等参数进行求解。结果表明当温度低于300℃时SO3/HCl和Ca(OH)2的反应是均由外扩散和化学反应联合控制。当温度升高到300℃以上后,SO3和Ca(OH)2反应的化学平衡常数迅速增加并远大于了外扩散平衡常数,此时该反应仅由外扩散控制,但是对于HCl和Ca(OH)2的反应平衡常数较为接近,始终由外扩散和化学反应控制。从反应时间分析,随着反应的进行吸收剂的孔隙结构逐渐被堵塞,导致内扩散吸收快速下将,这两个反应都变成了内扩散环节控制。在热力学分析的基础上,使用固定床研究了 SO3和SO2对Ca(OH)2脱除HCI的抑制作用和抑制机理,结果表明SO3和SO2都严重抑制了 Ca(OH)2和 HCl的反应。SO3抑制HCl脱除的机理为:SO3可以与CaClOH或CaCl2反应生成CaSO4和HCl,当温度降低该反应的反应速率会下降;另外硫酸盐的形成也会导致HCl的脱除效果下降。SO2抑制HCl脱除的机理为:高浓度的SO2会与HCl同时竞争有限活性位点,而HCl和Ca(OH)2反应速率又较慢,导致Ca(OH)2快速被SO2消耗。通过热力学、动力学和竞争机理分析,将从粒径和掺杂这两个方面进行吸收剂改性。首先,通过文献调研选择球磨改性Ca(OH)2,使用表征手段发现球磨使Ca(OH)2的粒径和晶粒尺寸降低。通过吸收SO3进行了活性测试,结果发现球磨制备比水合消解制备的Ca(OH)2转化率提高了 40%。在脱除HCl的实验中发现,SO2和SO3依然会抑制吸收HCl。为了提高HCl的脱除效果,选择使用金属Fe(NO3)3、Al(NO3)3、Cu(NO3)2和有机溶剂CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)来掺杂改性Ca(OH)2,综合烟气气氛选择铜掺杂进行强化脱氯,进一步条件优化表明当掺杂5%的CuO时脱除氯效果最优,Ca(OH)2转化率提高了 11%。

关键词：燃煤烟气污染物三氧化硫氯化氢联合脱除

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生物质气化燃气焦油联合脱除工程优化研究

生物质气化燃气焦油联合脱除工程优化研究

作者：武英杰华北电力大学

学位级别：硕士

生物质气化技术是生物质能利用的重要方式之一,其目标是能够得到高品质的燃气,然而燃气焦油的存在影响着气化技术的推广应用。无论气化燃气用于发电还一是民用集中供气,生物质气化燃气都存在燃气焦油含量过高的问题,因此,生物质气化焦... 详细信息

生物质气化技术是生物质能利用的重要方式之一,其目标是能够得到高品质的燃气,然而燃气焦油的存在影响着气化技术的推广应用。无论气化燃气用于发电还一是民用集中供气,生物质气化燃气都存在燃气焦油含量过高的问题,因此,生物质气化焦油脱除的研究具有重要的实际意义。本文首先介绍了焦油的产生、脱除机理和方法,并针对燃气发电和民用燃气,列出了我国对燃气焦油含量的工业标准。然后根据燃气焦油的产生过程和脱除条件,对生物质气化过程焦油脱除和炉外催化裂解过程焦油脱除的影响因素进行了深入分析研究,提出了生物质气化燃气焦油联合脱除的原理,并设计了具体脱除试验方案。在松树木块气化及炉外燃气焦油催化裂解试验数据的基础上,建立了气化燃气焦油炉内、炉外联合脱除过程最小二乘支持向量机模型（LS-SVM）。依据焦油炉外催化裂解器对气化炉燃气焦油出口含量的要求,通过优化计算得到了焦油炉内脱除的多组优化工况,在此基础上,钊对炉外催化裂解器中催化剂的活性进一步拟合了燃气焦油炉外催化裂解脱除过程多目标优化模型,最终通过优化计算,得到气化燃气焦油联合脱除工况的pareto最优解集。寻优结果表明,气化炉出口燃气焦油含量能够满足焦油催化裂解器对入口燃气焦油含量的要求;炉外焦油催化裂解器出口燃气焦油含量也大幅度降低,燃气总体品质明显优于试验结果。

关键词：生物质气化燃气焦油联合脱除工程优化

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基于静电除尘的高效联合脱除技术研究

中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 2016年第9期 319-320页

作者：李洪梅山东神华山大能源环境有限公司山东济南250014

针对我国燃煤电站污染物的排放状况和处理要求,结合现有燃煤烟气污染物控制技术,在不增加大型设备、不需大量投资并且充分利用现有脱硫设备和除尘设备的基础上,提出了一种经济适用、稳定可靠的高效联合脱除技术。借助基于电环境的细颗... 详细信息

针对我国燃煤电站污染物的排放状况和处理要求,结合现有燃煤烟气污染物控制技术,在不增加大型设备、不需大量投资并且充分利用现有脱硫设备和除尘设备的基础上,提出了一种经济适用、稳定可靠的高效联合脱除技术。借助基于电环境的细颗粒物去除技术实现细颗粒物排放的高效控制;通过强制氧化工艺,实现SO2、NOX等多污染物强制氧化;结合湿法脱硫和半干法脱硫工艺,脱硫剂吸收氧化后的高价氧化物,实现烟气达标排放。

关键词：联合脱除电环境细颗粒物强制氧化

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燃煤烟气多污染物联合脱除技术分析

华电技术 2015年第10期37卷 63-64,68页

作者：李苇林苏军划沈煜晖谷吉林中国华电工程(集团)有限公司北京100160

介绍了燃煤烟气多污染物联合脱除技术的特点及目前存在的问题,重点阐述了联合脱除技术对燃煤烟气中硫化物、NOx和Hg的脱除原理和特点,并指出我国燃煤烟气多污染物脱除技术是未来燃煤锅炉多污染物联合控制的有效途径。

关键词：燃煤烟气多污染物联合脱除活性焦脱硫脱硝脱汞