附加设备使家用炉更清洁更安全更耐用-世界热头条

天然气炉不仅为您的家供暖，还会产生大量污染。

即使是现代高效冷凝炉也会产生大量腐蚀性酸性冷凝物和不健康水平的氮氧化物、一氧化碳、碳氢化合物和甲烷。这些排放物通常会排放到大气中，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们已经开发出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，从而生产出超洁净的天然气炉。这种酸性气体还原或 AGR 技术也可以添加到其他天然气驱动的设备中，例如热水器、商用锅炉和工业炉。

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“正如催化转化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物，”ORNL 能源科学与技术研究员 Zhiming Gao 说总局。“一种环保型冷凝液消除了使用耐腐蚀不锈钢材料制造炉热交换器的需要，从而降低了制造成本。”

为了证明熔炉中酸性气体还原的有效性，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的结果表明，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。

为了在不损坏设备的气体流通通道的情况下检查测试后 AGR 的内部状况和烟灰分布，科学家们在 ORNL 的高通量同位素反应堆 (HFIR) 上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来记录图像，然后用于生成所用设备的 2D 和 3D 图像。

“这些见解将使改进的 AGR 设备设计成为更均匀和自清洁的气体流动模式，”高说。“这也将有助于缓解过度的烟灰积累，以提高 AGR 炉的性能。”

通常由于碳氢化合物的不完全燃烧而形成的烟灰颗粒含有大量的氢。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绘图提供了烟气如何流过 AGR 的详细信息，这揭示了催化剂中间大量积聚的烟灰颗粒，”ORNL 的 HFIR 中子仪器科学家 Yuxuan Zhang 说。

AGR 技术将使熔炉制造商能够使用比大多数热交换器中使用的不锈钢更实惠的材料。这种增加的负担能力可以让熔炉制造商销售更多符合加利福尼亚州提议的住宅和商业熔炉排放新标准的高效熔炉。

“目前，支持 AGR 的熔炉在正常使用条件下大约每三年需要对设备进行一次离线再生，”高说。“AGR 装置可以由房主或技术人员拆除，并运送到再生和回收地点。这类似于消费者将用于户外烤架的空天然气罐带到经销商处，以将其换成满罐的方式。”

2022 年，ORNL AGR 技术获得了梦寐以求的 R&D 100 奖，并通过 ORNL 的技术创新计划被选中进行有针对性的投资。

该研究由能源部建筑技术办公室赞助，并使用了 ORNL 建筑技术研究与集成中心、HFIR 和纳米相材料科学中心 (CNMS) 的资源。

HFIR 和 CNMS 是 DOE 科学办公室用户设施。UT-Battelle 为能源部科学办公室管理 ORNL，该办公室是物理科学基础研究的最大支持者。

关键词： 酸性气体 科学家们 碳氢化合物