基于碳酸氢铵的SNCR低温脱硝实验研究

为考察反应温度、氨氮摩尔比（NSR）、氧气体积分数及停留时间对选择性非催化还原（SNCR）脱硝效率的影响规律,并探究乙醇、碳酸钠和氯化铁添加剂的低温SNCR脱硝增效特性,深入分析其脱硝反应机理,在管式反应炉上进行了以碳酸氢铵为还原剂的SNCR脱硝实验及各添加剂的低温脱硝增效实验。实验结果表明：当氨氮摩尔比为1.7,氧气体积分数为4%时,以碳酸氢铵为还原剂的SNCR法在830~1 000 ℃下的脱硝效率高于60%;氧气体积分数为零时,不同温度下脱硝效率始终低于15%,氧气体积分数为2%~6%时,650~1 000 ℃下的脱硝效率随氧气体积分数增加而提高;SNCR反应速率随温度的升高而加快,反应达到平衡所需的停留时间变短;在模拟烟气中添加200 μl/L的乙醇可使650~800 ℃的低温范围内脱硝效率平均提升近30%,650 ℃的脱硝效率达到33.4%;添加少量碳酸钠（25 μl/L）或100 μl/L的氯化铁可使700~800 ℃下的脱硝效率平均提升超过25%;3种添加剂都能通过提高NH2自由基的生成量提高低温下SNCR法的脱硝效率。     

煤粉锅炉中主燃区喷氨协同SNCR深度脱硝的实验研究

常规SNCR(非选择性催化还原)是在850~1 100℃的烟气中喷入氨基还原剂,实现降低NO_x的目的。另外,SNCR也可以拓展到低氧的条件下,实现较高温度下脱硝,即主燃区喷氨技术。本文将主燃区喷氨技术应用到75 t/h四角切圆煤粉锅炉中,与OFA(空气分级)、SNCR协同实现深度脱硝,实验结果表明:在OFA基础上采用主燃区喷氨技术时,随着氨氮比NSR_1的增加,NO_x排放浓度有明显降低,最佳氨氮比NSR1=1.73,比单一用OFA时还原效率提高了21.9%,无氨逃逸产生;仅采用SNCR技术时,最佳氨氮比NSR_2=1.84,在OFA的基础上NO_x还原效率提高了40.4%,当NSR_21.84时出现氨逃逸现象;在SNCR脱硝效果有限的条件下,在主燃区喷入氨还原剂可进一步降低NOx排放,还原效率可提高17%,并无氨逃逸存在;在SNCR还原效果受限时,主燃区喷氨技术与SNCR协同可实现炉内深度脱硝,并避免氨逃逸问题。     

SNCR脱硝总包反应动力学模型研究

为与复杂实际流动模型结合并适应炉膛燃烧模拟计算,需要建立简化的能准确反映NO还原过程的SNCR总包反应动力学模型。不同于实验数据直接拟合方法,采用遗传算法,通过比较总包反应模型与详细机理模型的计算结果,得到了优化的总包反应动力学参数。在不同反应停留时间、不同NSR和不同温度(800～1 400 K)下利用总包反应动力学模型进行计算。结果表明:总包反应模型能够准确预测NO还原反应温度窗口、脱硝效率和氨的摩尔分数的变化规律,也能够预测停留时间和NSR对脱硝效率及氨逃逸的影响,具有较好的适用性;预测停留时间为0.3 s时最低NO摩尔分数出现在1 225 K的温度下,最佳脱硝效率约为80%;当温度为1 193 K且氨氮比为1.5、反应时间为0.1 s左右时,反应体系中NO物质的量浓度就已降为初始浓度的50%以下;当反应时间延长到0.6 s时,脱硝率几乎达到最大值,停留时间超过0.6 s之后NO摩尔分数降低不明显。     

非催化烟气还原脱硝法脱硝特性的试验研究

在沉降炉脱硝试验平台上,对不同氨剂的选择性非催化还原(SNCR)脱硝特性进行了试验研究.结果表明:反应适宜氨氮比为1.5,氨气、尿素、碳酸氢铵脱硝的最佳温度窗口分别为985～1 030℃、775～1 085℃、760～1 075℃,尿素和碳酸氢铵最大脱硝效率达90%,优于氨气的80%;增大氨氮比或降低烟气氧浓度均可提高SNCR脱硝效率;在以尿素作为还原剂的SNCR脱硝反应过程中,协同加入钠盐添加剂可在保证最大脱硝效率基本不变的前提下,使反应温度窗口由782.9～1 086.3℃拓宽为749.5～1 086.3℃.     

H2O2作添加剂对SNCR脱硝工艺的影响

为了改善选择性非催化还原(SNCR)脱硝工艺的反应特性,以H2O2为添加剂,对SNCR过程进行了实验研究。在小型SNCR实验台上进行实验,以N2作为载气,以纯NO模拟NOx气氛,初始NO浓度为360μL/L,O2=4%,H2O=8%,NSR=1.5。通过对实验结果进行分析,得到H2O2对低温下的脱硝率有促进作用,对最大脱硝率以及最佳脱硝温度没有影响,最大脱硝率依然为80%左右,最佳脱硝温度为925℃。另外还分析了H2O2对NH3浓度、HNCO浓度、NO2浓度、N2O浓度以及N2转化率的影响及其原因。     

NH_3选择性非催化还原NO的实验研究

在电加热的管式反应炉上进行了NH3选择性非催化还原(SNCR)NO气相均相反应的实验研究,结果表明:最佳脱硝温度约为925℃,最大脱硝效率约为83%。综合考虑脱硝效率、NH3漏失和运行成本,最佳氨氮摩尔比为1.5。NO初始浓度从300μL/L降到100μL/L,脱硝效率由83%降到57%,但是脱硝后NO的排放浓度几乎不变,约为50μL/L。当O2浓度从1%增加到10%,脱硝效率由91%降到75%,反应后剩余的NH3由43μL/L减少到10μL/L。925℃时SNCR反应完全进行需要1s以上的停留时间,而1000℃时只需0.4s。     

对用烃类和氨为还原剂的脱硝技术的计算分析

采用Chemkin 4．0软件包中基状流反应器和Miller等人的化学动力学模型,对再燃、先进再燃、选择性非催化还原（SNCR）以及加入烃类的SNCR反应的原理进行了模拟计算和比较分析,研究了不同反应温度、再燃燃料比和停留时间对脱硝效率的影响。计算结果表明,先进再燃引入氨基还原剂,可以拓宽脱硝的有效温度区间,加快反应速率,提高脱硝效率约20％,优于常规再燃技术;SNCR反应中加入很少量烃类（烃／NO〈1）可以增加其有效的脱硝温度范围,加快脱硝反应速率,使完成脱硝反应所需时间缩短一半,在较低的反应温度下达到较高的脱硝效率;而先进再燃达到相当的脱硝率则需要消耗超过15％的再燃燃料。     

基于低氮燃烧的循环流化床低温增效脱硝实验研究

为探究循环流化床（CFB）锅炉的低NOx排放性能,在热输入功率为81.3 kW的CFB热态实验台上研究了燃煤平均粒径与二次风对NOx原始生成量的影响,考察了以碳酸氢铵为还原剂,以碳酸钠和乙醇为添加剂的选择性非催化还原（SNCR）低温脱硝增效性能。结果表明：随燃煤平均粒径的减小,NOx生成量降低;提高二次风比例及二次风口位置可降低NOx生成量;以碳酸氢铵为还原剂的SNCR法在氨氮摩尔比为1.7时脱硝效率达到65.2%,还原剂利用率达到峰值;在650~800 ℃的低温范围内,添加碳酸钠较无添加剂工况的脱硝效率平均提升24.5个百分点,750 ℃时的脱硝效率提升34.8个百分点;添加乙醇后的低温区效率平均提升28.2个百分点,温度低于700 ℃时增效性能优于添加碳酸钠工况;添加剂主要通过自由基链式反应提升SNCR法的低温脱硝性能。     

选择性非催化脱硝不同还原剂的比较试验研究

SNCR(选择性非催化还原)过程试验是在CRF(Combustjon Research Facility)试验装置上进行的.使用尿素、氨水、(NH4)2CO3、NH4HCO3还原烟气中的NOx,通过雾化喷嘴在CRF炉膛内喷入还原剂.试验结果表明,对于所使用的还原剂随着NH3/NO摩尔比的增加,NO还原效率逐渐提高;对于尿素、氨水、(NH4)2CO3等还原剂,氨氮比为1～2.5,脱硝效率分别为65％～89％、62％～86％、45％～84％;对于NH4HCO3,氨氮摩尔比0.8～1.5,脱硝效率为46％～73％.不同还原剂的温度窗口不同,适宜尿素进行SNCR过程的反应温度最高,氨水最低.     

炉内高温喷射尿素溶液脱硝机理及其影响因素

试验采用多功能一维沉降炉试验台。模拟电厂锅炉喷射尿素溶液还原烟气中的 NOx 气体成分,采用的方式为尿素溶液 SNCR方式脱硝。试验研究结果分析得到结论为:尿素溶液的最佳喷入温度为 850 ℃~950 ℃,反应的停留时间为 0. 7 s~ 1 s,合理的 NH3 /NO 比例在 1. 5 ~ 3. 0 左右。烟气中的CO、O2 存在对脱硝效果的影响不能忽略,O2 的含量过高不利于脱硝的反应发生, CO在低温条件下有助于脱硝反应中的 NO还原,在高温情况下抑制 NO的还原,总体上讲 CO的存在使反应的“温度窗口”向低温方向移动。