附加装置使家用炉更清洁更安全更耐用

天然气炉不仅为您的房屋供暖，还会产生大量污染。

即使是现代高效冷凝炉也会产生大量的腐蚀性酸性冷凝和不健康的氮氧化物、一氧化碳、碳氢化合物和甲烷。这些排放物通常排放到大气中，最终污染我们的土壤、水和空气。

现在，能源部橡树岭国家实验室的科学家开发了一种经济实惠的附加技术，可以去除99.9%以上的酸性气体和其他排放物，以生产超洁净天然气炉。这种酸性气体还原(AGR)技术也可以添加到其他天然气驱动设备中，例如热水器，商业锅炉和工业炉。

研究结果发表在《化学工程杂志》上。

“正如催化转换器有助于减少全球数十亿辆汽车的排放一样，新的AGR技术几乎可以消除当今新的和现有的住宅燃气炉产生的有问题的温室气体和酸性冷凝，”ORNL能源科学和技术理事会研究员Zhiming Gao说。“环保的冷凝水消除了在炉子热交换器中使用耐腐蚀不锈钢材料的需要，从而降低了制造成本。”

为了证明在炉子中还原酸性气体的有效性，研究人员制造了一种AGR催化剂，将其封装在金属外壳中，并将该设备安装在标准的商用高效冷凝炉上。经过 400 小时的可靠性和耐久性测试后，结果表明，AGR 几乎完全去除了烟气中的有害排放物，并产生了具有中性 pH 值的非酸性冷凝物。

为了在不损坏设备气体流通通道的情况下检查测试后AGR的内部状况和烟尘分布，科学家们在ORNL的高通量同位素反应堆(HFIR)中使用了中子计算机断层扫描。与X射线不同，中子可以穿透金属外壳以记录图像，然后用于产生所用设备的2D和3D表示。

“这些见解将改进AGR设备设计，以实现更均匀和自清洁的气流模式，”Gao说。“这也将有助于缓解过多的烟灰积聚，以提高支持AGR的炉子性能。

烟尘颗粒通常是由于碳氢化合物不完全燃烧而形成的，含有大量的氢。中子特别擅长探测和绘制氢和其他轻元素。

“AGR测试后的中子成像和映射提供了有关烟气如何流过AGR的详细信息，这揭示了催化剂中间烟尘颗粒的大量积累，”ORNL的HFIR中子仪器科学家Yuxuan Zhang说。

AGR技术将允许炉子制造商使用比大多数热交换器中使用的不锈钢更实惠的材料。这种提高的可负担性可以使熔炉制造商销售更多符合加州提出的住宅和商业炉排放新标准的高效炉。

“目前，在正常使用条件下，启用AGR的炉子大约每三年需要离线再生一次设备，”高说。“AGR装置可以由房主或技术人员拆除，并带到再生和回收地点。这类似于消费者如何将用于户外烤架的空天然气罐带到经销商处，以将其换成满罐。

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