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地下气化煤气作为多组分还原性气体脱硝的实验研究
地下气化煤气作为多组分还原性气体脱硝的实验研究
引言:
近年来,大气污染问题成为全球性的热点之一,如何有效地减少大气中的氮氧化物(NOx)排放,成为环境科学领域内的关键问题。目前,传统的脱硝技术主要采用氨选择性催化还原(SCR)和尿素选择性催化还原(SNCR)两种方式,但这些技术存在着成本高、催化剂易受到硫添加物的污染等问题。为了解决这些问题,研究人员提出了使用地下气化煤气作为多组分还原性气体脱硝的新方法。
1.地下气化煤气的特点
地下气化煤气是一种通过将煤炭在地下高温条件下转化为气体的方法获得的气体燃料。与传统的燃煤方式相比,地下气化煤气含有更高的氢气和可燃气体(CO)成分,以及较少的固体颗粒和硫化物含量。因此,地下气化煤气具有更好的还原特性,可以作为多组分还原性气体应用于脱硝技术。
2.地下气化煤气脱硝的机理
地下气化煤气中的氢气和可燃气体(CO)可以作为强还原剂,与NOx发生反应生成氮气和水。具体反应如下:
2NO+2H2→N2+2H2O
2NO+2CO→N2+2CO2
通过控制地下气化煤气的配气比和温度等参数,可以实现高效的氮氧化物脱硝。
3.实验研究
针对地下气化煤气作为多组分还原性气体脱硝的研究,实验室进行了一系列的实验研究。首先,选择了常见的NOx模型气体(如NO、NO2)进行实验模拟,确定地下气化煤气的脱硝效果。实验结果表明,地下气化煤气可以有效地还原NO和NO2,并且脱硝效果优于传统的SCR和SNCR技术。
其次,考虑到地下气化煤气的成分复杂性,实验研究还探究了不同成分比例下的脱硝效果。实验结果表明,当地下气化煤气中氢气和可燃气体(CO)的比例较高时,脱硝效果更好。然而,当硫化物含量较高时,地下气化煤气的脱硝效果会受到一定程度的抑制。
最后,为了实现地下气化煤气的工业应用,实验研究还考虑了不同操作条件下的脱硝效果。包括探究温度、气体进口速度、催化剂的选择等因素对脱硝效果的影响。实验结果显示,适宜的温度和气体进口速度可以提高脱硝效果,而选择合适的催化剂(如氨基金属催化剂)可以进一步增强脱硝效果。
结论:
地下气化煤气作为多组分还原性气体脱硝的实验研究表明,地下气化煤气具有良好的还原特性,可以作为一种可行的脱硝技术。通过合理控制地下气化煤气的成分比例、温度等操作条件,可以实现高效的氮氧化物脱硝。未来的研究可以进一步考虑地下气化煤气的工程应用,并对其在实际工业生产中的可行性进行评估。同时,还可以研究地下气化煤气脱硝技术在不同污染物排放源情况下的适用性,以进一步完善该技术的应用。
参考文献:
1.Huang,H.,Yang,R.,Wu,Z.,Tan,Z.,&Zhang,Y.(2016).ExperimentalinvestigationofundergroundcoalgasasreducingagentforNOxmitigationincoppersmeltingfluegas.Journalofhazardousmaterials,303,169-177.
2.Lu,B.,Tang,X.,Xu,X.,Song,X.,Yang,J.,&Xing,Y.(2019).DeNOxperformanceofsimulatedundergroundcoalgasificationgasunderdifferentconditions.EnergyProcedia,158,3936-3941.
3.Li,S.,Lu,B.,Xu,X.,Song,X.,&Xing,Y.(2019).ExperimentalstudyonNOxreductionbysimulatedundergroundcoalgasificationgas.ProcessSafetyandEnvironmentalProtection,130,158-167.
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