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微波辐射强化焦炭还原NO的反应机制

2021-12-21张天航高建民吴少华

哈尔滨工业大学学报 2021年1期
关键词:实验

冷 浩,张天航,徐 力,张 宇,杜 谦,高建民,吴少华

(1.哈尔滨工业大学 能源科学与工程学院,哈尔滨 150001; 2.燕山大学 车辆与能源学院,河北 秦皇岛 066000)

2015年我国工业锅炉氮氧化物排放总量约3.17 Mt,占我国氮氧化物排放总量的17.12%[1]. 与此同时,工业锅炉排放高度低,与居民区混杂等特点,导致其对城镇居民健康与环境产生严重影响.

燃煤烟气中NOx的主要成分是NO,可被煤或焦炭在适宜条件下异相还原为N2. 现有NO生成和还原的研究中探讨了煤阶[2-4]、孔隙结构[4-6]、粒径[7-9]、石墨化程度[10-11]、温度[12]、O2浓度[13-15]等因素的影响,而对业锅炉应用背景下的研究较少. 作者前期在工业实验中发现,向工业锅炉的炉内高温贫氧区域喷入焦炭,可以有效降低NO排放. 但不同焦炭的NO还原能力依赖于焦炭性质,区别较大. 因此,对于特定的焦炭,寻找强化其对NO还原能力的方法是提高焦炭性能的必然诉求.

微波辐射含极性分子的固体材料时,其极性组分在交变时会产生高频旋转并摩擦生热,将电磁能转化为热能[16]. Chang等[17-18]对氮氧化物饱和碳吸收剂进行微波再生的试验研究时,发现48 ℃时用480 W的微波辐射NOx饱和碳吸收剂10 s便有CO和CO2生成;这表明吸附了NOx的活性点位有着更强的吸波能力,在微波辐射下会迅速转化成“局部热点”,成为还原反应的活性中心,促进NOx还原. 马双忱等[19-21]较系统地进行了微波辐射强化活性炭还原NO的研究,发现随着微波功率的增加,活性炭脱硝效率所有提高;活性炭经微波辐射后,其BET比表面积略有下降,且……

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