基于紫外/电解海水的船舶废气脱硝性能与机理研究
发布时间：2021-04-19 17:47
船舶排放废气造成了日益严重的大气污染。近年来,国际海事组织、各国环保部门对船舶排放SOx与NOx制定了严格地限值规定。现有的单独脱硫或脱硝技术已较为成熟,但面对船舶同时脱硫脱硝需求,采用单独脱硫与脱硝系统的串联组合方式势必将造成设备投资过高、占用空间过大、运营管理过于复杂等突出问题。而目前,船舶湿法脱硫具有脱硫效率高、成本低、二次污染小等特点,已取得一定的商业推广。在此基础上,通过添加适当的氧化剂,则将有可能同时脱除废气中NOx。鉴于此,充分考虑船舶运营及所处环境特点,本文提出一种基于紫外/电解海水的湿法脱硝技术。利用船舶周围海水资源与自身电力资源解决废气排放问题,进而探索出一种可行的船舶废气湿法综合处理方法,主要内容如下:（1）针对海水电解制备有效氯过程,利用无隔膜电解装置开展了有效氯制备的实验与模型研究。实验研究了电极材料、电极间距、电流密度与海水盐度等因素对海水电解制备有效氯的影响规律。分析有效氯生成反应动力学及电解槽伏安特性,以有效氯浓度、电流效率、槽电压、电功率及电解电耗等参数为目标,建立了多因素作用的数学模型。结果表明,当有效氯生成速率主要受Cl-扩散速率控制时,增加海水盐...
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：173 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
创新点摘要
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 国内外研究现状
x的来源与排放控制技术要求"> 1.2.1 船舶柴油机NOx的来源与排放控制技术要求
1.2.2 船舶废气脱硝技术发展现状
1.2.3 湿法脱硝相关研究进展
1.3 研究目标及内容
第2章 海水电解制备有效氯的实验与模型研究
2.1 实验平台与方法
2.1.1 药品与试剂
2.1.2 实验平台及步骤
2.1.3 数据处理方法
2.2 实验结果与讨论
2.2.1 电极材料的影响
2.2.2 电极间距的影响
2.2.3 电流密度的影响
2.2.4 海水盐度的影响
2.3 海水电解制备有效氯的模型及验证
2.3.1 电流效率与有效氯的模型
2.3.2 槽电压、电功率及电解电耗的模型
2.3.3 天然海水电解制氯验证实验
2.4 基于理论模型的电解海水能耗分析
2.5 本章小结
第3章 电解海水脱硝性能与机理研究
3.1 实验平台与方法
3.1.1 实验平台
3.1.2 实验步骤及方法
3.1.3 数据处理方法
3.2 实验结果与讨论
3.2.1 液面高度的影响
3.2.2 有效氯浓度的影响
3.2.3 电解海水初始pH值的影响
3.2.4 电解海水温度的影响
3.2.5 模拟烟气中NO浓度的影响
2、SO2与O2浓度的影响"> 3.2.6 模拟烟气中共存组分CO2、SO2与O2浓度的影响
3.2.7 模拟烟气流量的影响
3.2.8 液相产物定性分析
3.3 电解海水脱硝反应机理研究
3.3.1 电解海水中有效氯的水解平衡
3.3.2 电解海水脱硝过程氮元素的质量平衡
3.3.3 电解海水脱硝的反应机理
3.4 本章小结
第4章 电解海水脱硝传质-反应动力学研究
4.1 气液传质-反应动力学理论
4.2 数据处理方法
4.2.1 物性参数计算
4.2.2 传质系数测定
4.2.3 NO吸收速率计算
4.3 实验结果与讨论
4.3.1 NO吸收速率主要影响因素分析
4.3.2 反应级数与吸收速率方程
4.3.3 动力学区域与传质-反应过程分析
4.3.4 NO吸收速率常数模型建立及验证
4.4 基于电解海水的船舶废气处理系统方案设计与经济性分析
4.4.1 电解海水法处理船舶废气系统方案设计
4.4.2 电解海水法脱硝经济性分析
4.5 本章小结
第5章 紫外/电解海水脱硝性能实验研究
5.1 实验平台与方法
5.1.1 实验平台
5.1.2 实验步骤及方法
5.1.3 数据处理方法
5.2 实验结果与讨论
5.2.1 不同反应体系对比实验
5.2.2 紫外辐照功率的影响
5.2.3 有效氯浓度的影响
5.2.4 电解海水初始pH值的影响
5.2.5 电解海水温度的影响
5.2.6 模拟烟气中NO浓度的影响
2、SO2与O2浓度的影响"> 5.2.7 模拟烟气中共存组分CO2、SO2与O2浓度的影响
5.2.8 模拟烟气流量的影响
5.2.9 模拟燃油硫含量的影响
5.3 本章小结
第6章 紫外/电解海水脱硝的反应动力学及强化机理研究
6.1 理论分析
6.1.1 本征反应动力学方程
6.1.2 传质-反应过程
6.2 实验结果与讨论
6.2.1 NO吸收速率主要影响因素分析
6.2.2 快速反应假设验证
6.2.3 拟一级反应动力学验证
6.2.4 NO吸收强化作用及液相反应利用率分析
6.3 紫外/电解海水强化脱硝机理研究
6.3.1 不同有效氯体系脱硝对比实验
6.3.2 液相反应动力学机理模型建立
6.3.3 液相反应动力学机理模型验证
6.3.4 紫外/电解海水脱硝强化机理揭示
6.4 基于紫外/电解海水的船舶废气处理系统方案设计与分析
6.5 本章小结
第7章 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
参考文献
附录
附录A DPD比色法测量电解海水中有效氯浓度
附录B 电解海水中有效氯成分随溶液pH值的变化关系
附录C 物性参数计算
附录D 传质系数测定
附录E 科技查新报告
主要符号表
攻读学位期间研究成果
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]湿法烟气脱硝技术现状及发展[J]. 杨加强,梅毅,王驰,龙光花,李帅. 化工进展. 2017(02)
[2]柴油机SCR催化转化器的数值模拟[J]. 苏庆运,冯廷智,郑贯宇,王奉双,刘正锐,佟德辉. 内燃机学报. 2017(01)
[3]Simultaneous desulfurization and denitrification of sintering flue gas via composite absorbent[J]. Jie Wang,Wenqi Zhong. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2016(08)
[4]紧凑型SCR催化剂在船舶柴油机上的脱硝性能[J]. 胡付祥,杨国华,向红,胡治法,崔玉勇,田素瑞. 环境工程学报. 2016(06)
[5]活化半焦负载Fe掺杂TiO2光催化烟气脱硝的研究[J]. 孙圣楠,李春虎,闫欣,郑昱,杨微微,王亮. 中国海洋大学学报(自然科学版). 2015(11)
[6]船舶硫氧化物排放控制技术研究现状及展望[J]. 杨少龙,韩志涛,潘新祥,严志军. 化工进展. 2015(10)
[7]基于灰色层次分析法的船舶废气SOx减排技术评价[J]. 杨少龙,韩志涛,潘新祥,严志军. 环境工程学报. 2015(10)
[8]水热合成Bi2WO6/SC光催化剂及其光催化脱硝性能研究[J]. 贾腾飞,王亮,李春虎,闫欣,杨微微,冯丽娟. 燃料化学学报. 2015(06)
[9]N-TiO2/PSF中空纤维复合膜光催化烟气脱硝研究[J]. 陈洲洋,黎宝仁,王剑斌,张再利,樊青娟,魏在山. 环境科学学报. 2016(03)
[10]多壁碳纳米管负载TiO2的光催化脱硝性能（英文）[J]. 刘浩,张海茹,杨宏旻. 催化学报. 2014(01)
博士论文
[1]有机污染物电化学氧化反应器的流体动力学和传质性能研究[D]. 苏静.吉林大学 2011
[2]喷射鼓泡反应器同时脱硫脱硝实验及机理研究[D]. 刘凤.华北电力大学（河北） 2009
[3]钠碱法烟气脱硫吸收过程气液传质及反应特性研究[D]. 王伟之.天津大学 2007
[4]吸收法脱除模拟烟气中气态汞的研究[D]. 叶群峰.浙江大学 2006
[5]US/UV系统催化氧化降解酚类有机物的研究[D]. 赵德明.浙江大学 2003
硕士论文
[1]电厂烟气湿式间接电催化氧化同时脱硫脱硝的研究[D]. 曲艳南.吉林大学 2015
[2]船用柴油机SCR催化剂选型及性能评价研究[D]. 徐月明.武汉理工大学 2012
[3]海水直接电解制氯过程的研究[D]. 黄运涛.大连理工大学 2005
[4]TiO2及其复合光催化剂的制备以及对SO2、NO的催化降解研究[D]. 辉永庆.四川大学 2004
本文编号：3148016
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：173 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
创新点摘要
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 国内外研究现状
x的来源与排放控制技术要求"> 1.2.1 船舶柴油机NOx的来源与排放控制技术要求
1.2.2 船舶废气脱硝技术发展现状
1.2.3 湿法脱硝相关研究进展
1.3 研究目标及内容
第2章 海水电解制备有效氯的实验与模型研究
2.1 实验平台与方法
2.1.1 药品与试剂
2.1.2 实验平台及步骤
2.1.3 数据处理方法
2.2 实验结果与讨论
2.2.1 电极材料的影响
2.2.2 电极间距的影响
2.2.3 电流密度的影响
2.2.4 海水盐度的影响
2.3 海水电解制备有效氯的模型及验证
2.3.1 电流效率与有效氯的模型
2.3.2 槽电压、电功率及电解电耗的模型
2.3.3 天然海水电解制氯验证实验
2.4 基于理论模型的电解海水能耗分析
2.5 本章小结
第3章 电解海水脱硝性能与机理研究
3.1 实验平台与方法
3.1.1 实验平台
3.1.2 实验步骤及方法
3.1.3 数据处理方法
3.2 实验结果与讨论
3.2.1 液面高度的影响
3.2.2 有效氯浓度的影响
3.2.3 电解海水初始pH值的影响
3.2.4 电解海水温度的影响
3.2.5 模拟烟气中NO浓度的影响
2、SO2与O2浓度的影响"> 3.2.6 模拟烟气中共存组分CO2、SO2与O2浓度的影响
3.2.7 模拟烟气流量的影响
3.2.8 液相产物定性分析
3.3 电解海水脱硝反应机理研究
3.3.1 电解海水中有效氯的水解平衡
3.3.2 电解海水脱硝过程氮元素的质量平衡
3.3.3 电解海水脱硝的反应机理
3.4 本章小结
第4章 电解海水脱硝传质-反应动力学研究
4.1 气液传质-反应动力学理论
4.2 数据处理方法
4.2.1 物性参数计算
4.2.2 传质系数测定
4.2.3 NO吸收速率计算
4.3 实验结果与讨论
4.3.1 NO吸收速率主要影响因素分析
4.3.2 反应级数与吸收速率方程
4.3.3 动力学区域与传质-反应过程分析
4.3.4 NO吸收速率常数模型建立及验证
4.4 基于电解海水的船舶废气处理系统方案设计与经济性分析
4.4.1 电解海水法处理船舶废气系统方案设计
4.4.2 电解海水法脱硝经济性分析
4.5 本章小结
第5章 紫外/电解海水脱硝性能实验研究
5.1 实验平台与方法
5.1.1 实验平台
5.1.2 实验步骤及方法
5.1.3 数据处理方法
5.2 实验结果与讨论
5.2.1 不同反应体系对比实验
5.2.2 紫外辐照功率的影响
5.2.3 有效氯浓度的影响
5.2.4 电解海水初始pH值的影响
5.2.5 电解海水温度的影响
5.2.6 模拟烟气中NO浓度的影响
2、SO2与O2浓度的影响"> 5.2.7 模拟烟气中共存组分CO2、SO2与O2浓度的影响
5.2.8 模拟烟气流量的影响
5.2.9 模拟燃油硫含量的影响
5.3 本章小结
第6章 紫外/电解海水脱硝的反应动力学及强化机理研究
6.1 理论分析
6.1.1 本征反应动力学方程
6.1.2 传质-反应过程
6.2 实验结果与讨论
6.2.1 NO吸收速率主要影响因素分析
6.2.2 快速反应假设验证
6.2.3 拟一级反应动力学验证
6.2.4 NO吸收强化作用及液相反应利用率分析
6.3 紫外/电解海水强化脱硝机理研究
6.3.1 不同有效氯体系脱硝对比实验
6.3.2 液相反应动力学机理模型建立
6.3.3 液相反应动力学机理模型验证
6.3.4 紫外/电解海水脱硝强化机理揭示
6.4 基于紫外/电解海水的船舶废气处理系统方案设计与分析
6.5 本章小结
第7章 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
参考文献
附录
附录A DPD比色法测量电解海水中有效氯浓度
附录B 电解海水中有效氯成分随溶液pH值的变化关系
附录C 物性参数计算
附录D 传质系数测定
附录E 科技查新报告
主要符号表
攻读学位期间研究成果
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]湿法烟气脱硝技术现状及发展[J]. 杨加强,梅毅,王驰,龙光花,李帅. 化工进展. 2017(02)
[2]柴油机SCR催化转化器的数值模拟[J]. 苏庆运,冯廷智,郑贯宇,王奉双,刘正锐,佟德辉. 内燃机学报. 2017(01)
[3]Simultaneous desulfurization and denitrification of sintering flue gas via composite absorbent[J]. Jie Wang,Wenqi Zhong. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2016(08)
[4]紧凑型SCR催化剂在船舶柴油机上的脱硝性能[J]. 胡付祥,杨国华,向红,胡治法,崔玉勇,田素瑞. 环境工程学报. 2016(06)
[5]活化半焦负载Fe掺杂TiO2光催化烟气脱硝的研究[J]. 孙圣楠,李春虎,闫欣,郑昱,杨微微,王亮. 中国海洋大学学报(自然科学版). 2015(11)
[6]船舶硫氧化物排放控制技术研究现状及展望[J]. 杨少龙,韩志涛,潘新祥,严志军. 化工进展. 2015(10)
[7]基于灰色层次分析法的船舶废气SOx减排技术评价[J]. 杨少龙,韩志涛,潘新祥,严志军. 环境工程学报. 2015(10)
[8]水热合成Bi2WO6/SC光催化剂及其光催化脱硝性能研究[J]. 贾腾飞,王亮,李春虎,闫欣,杨微微,冯丽娟. 燃料化学学报. 2015(06)
[9]N-TiO2/PSF中空纤维复合膜光催化烟气脱硝研究[J]. 陈洲洋,黎宝仁,王剑斌,张再利,樊青娟,魏在山. 环境科学学报. 2016(03)
[10]多壁碳纳米管负载TiO2的光催化脱硝性能（英文）[J]. 刘浩,张海茹,杨宏旻. 催化学报. 2014(01)
博士论文
[1]有机污染物电化学氧化反应器的流体动力学和传质性能研究[D]. 苏静.吉林大学 2011
[2]喷射鼓泡反应器同时脱硫脱硝实验及机理研究[D]. 刘凤.华北电力大学（河北） 2009
[3]钠碱法烟气脱硫吸收过程气液传质及反应特性研究[D]. 王伟之.天津大学 2007
[4]吸收法脱除模拟烟气中气态汞的研究[D]. 叶群峰.浙江大学 2006
[5]US/UV系统催化氧化降解酚类有机物的研究[D]. 赵德明.浙江大学 2003
硕士论文
[1]电厂烟气湿式间接电催化氧化同时脱硫脱硝的研究[D]. 曲艳南.吉林大学 2015
[2]船用柴油机SCR催化剂选型及性能评价研究[D]. 徐月明.武汉理工大学 2012
[3]海水直接电解制氯过程的研究[D]. 黄运涛.大连理工大学 2005
[4]TiO2及其复合光催化剂的制备以及对SO2、NO的催化降解研究[D]. 辉永庆.四川大学 2004
本文编号：3148016
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