納米助燃添加劑脫硫脫硝的實驗研究.pdf

1、采用溶膠—凝膠法制備的納米TiO2作為添加劑，實驗研究了納米TiO2添加量、Ca/S摩爾比、燃燒溫度對煤燃燒和脫硫脫硝效果的影響。對反應(yīng)產(chǎn)物進行了X射線衍射、紅外光譜、掃描電鏡和離子色譜分析，探討了納米材料催化燃燒、同時催化脫硫脫硝的機理。全面系統(tǒng)地研究了添加劑的添加所涉及到脫硫、脫硝、結(jié)渣、燃燒效率等各個方面的問題。研究成果為提高循環(huán)流化床鍋爐燃燒效率及實現(xiàn)爐內(nèi)同時脫硫脫硝提供了借鑒和參考，為揭示納米材料的尺度效應(yīng)和邊界效應(yīng)提供了科學

2、依據(jù)，對實現(xiàn)節(jié)能減排具有理論及現(xiàn)實的意義。 實驗結(jié)果表明，納米TiO2與CaO共同作用時，納米TiO2最佳的添加量為8％：在Ca/S摩爾比為2、燃燒溫度為850℃時納米TiO2催化脫硫脫硝效率達87.8％和36.0％，比不添加納米TiO2時分別增加13.4％和36.0％；納米TiO2對煤燃燒有明顯的促進作用，降低煤的著火溫度，增加發(fā)熱量強化燃燒，提高煤灰的熔融溫度，降低煤的結(jié)渣程度。 納米TiO2導致碳晶格的扭曲，增加表

3、面活性部位，加快氧氣的吸附速度，使添加劑周圍燃燒速度加快，煤灰孔隙增大從而促進燃燒完全，促進二氧化硫向氧化鈣內(nèi)部的擴散從而提高脫硫效果，由強化燃燒產(chǎn)生的多孔煤焦有利于煤燃燒生成的NOx滲透擴散到焦炭內(nèi)表面反應(yīng)，提高煤焦對NOx的異相還原作用，另外TiO2作為催化劑強化了CO同相還原NOx的作用，從而提高了氮氧化物的脫除效率。 脫硫脫硝反應(yīng)動力學的研究表明，CaO的脫硫反應(yīng)對SO2濃度是準一級反應(yīng)，對氧氣濃度屬于零級反應(yīng)；煤焦還原

4、NO反應(yīng)對NO濃度是準一級反應(yīng)；脫硫脫硝反應(yīng)過程分為兩個階段，反應(yīng)初期為表面化學反應(yīng)控制階段，反應(yīng)后期為產(chǎn)物層擴散控制階段；脫硫過程中產(chǎn)物層擴散階段是慢反應(yīng)因而是速控步驟，脫硝過程中表面化學反應(yīng)階段是速控步驟；納米TiO2的催化作用主要體現(xiàn)在加快了脫硫脫硝過程中慢反應(yīng)階段的反應(yīng)速率，降低了反應(yīng)過程的活化能，促進了脫硫脫硝反應(yīng)的進行，提高了氧化鈣硫酸鹽化和煤焦還原的轉(zhuǎn)化率；利用未反應(yīng)收縮核模型對氧化鈣脫硫反應(yīng)和煤焦還原NO反應(yīng)的過程進行了