选择性非催化还原反应的实验研究与机理分析

在一管式石英反应器上研究了温度、氨氮比R、NOx初始体积浓度等反应参数对氨水选择性非催化还原(SNCR)反应的影响并采用CHEMKTN软件进行了机理分析.结果表明:①最佳脱硝温度约在920～950℃左右,N20排放则在低于最佳脱硝溢度时达到最大值,升高温度可以降低尾部的NH3泄漏:②增加氨氮比可以提高脱硝效率但会增加尾...     

CaCO3对NH3氧化的影响

CaCO3影响选择性非催化还原法脱硝性能。文中采用固定床反应器,结合傅里叶变换红外光谱气体分析仪测量气体组分,研究了温度（650～850℃）、NH3浓度（100×10-6～1500×10-6）和O2浓度（0-4％）对CaCO3催化NH3氧化反应的影响。研究结果表明,CaCO3对NH3氧化反应有催化作用。NH3催化氧化反应的转化率和产物NO的选择性随NH,浓度增加而下降,随温度的增加而增加。生成NO和N2的途径与NH,在CaCO3表面的覆盖度分别成一次关系和二次关系。O2组分对CaCO3作用下NH3转化的速控步影响较小,主要是促进了产物NO选择性的增加。CO2对CaCO3催化NH3氧化反应有微弱抑制作用,CO对CaCO3催化NH3氧化反应没有影响。     

选择性非催化脱硝还原中NH3漏失因素的试验研究

在选择性非催化还原过程中试试验中，研究不同因素对氨漏失含量的影响。选择性非催化还原过程试验研究是在燃烧试验装置上进行的，在尾部烟道抽取烟气采用化学滴定法测量烟气中的NH3漏失含量。试验结果表明：温度越高，漏失氨含量越低；随氨氮物质的量比的增加，NH3漏失含量不断增加；还原剂质量浓度越低，NH3漏失含量越低； NO初始浓度和停留时间对漏失氨浓度也有影响，NO初始浓度越高NH3漏失浓度越高，停留时间越长漏失氨浓度越低；不同还原剂NH3漏失浓度不同，尿素、碳酸氨、氨水3种还原剂中，尿素的NH3漏失浓度最高，氨水的NH3漏失浓度最低。     

选择性非催化还原脱硝特性试验研究

采用锅炉燃烧模拟装置研究了氨水和尿素的选择性非催化还原(selective non-catalytic reduction,SNCR)脱硝性能,考察了工况参数对脱硝效率的影响,并研究了添加剂碳酸钠、乙醇、甘油和乙酸甲酯对SNCR脱硝特性的影响。试验结果表明氨水和尿素脱硝适宜工况参数：温度窗口927~ 1 110 ℃,最佳反应温度约1 000 ℃,停留时间约为1.2 s,氨氮比为1.5。氨氮比为1.5的典型试验条件下时,氨水和尿素的最大脱硝效率为90%左右。一定参数范围内,增加氨氮比、增加停留时间、较高的初始NO浓度都会提高SNCR脱硝效率。烟气中氧浓度增大尿素的脱硝效率明显降低,氨水的还原能力降低不明显。碳酸钠可以拓宽SNCR温度窗口,并使其向低温方相移动。有机添加剂在较低温度下激发还原反应,提高低温下氨剂还原效率,降低了最大脱硝效率。碳酸钠可以减少喷入氨剂引起的CO排放,在较低温度下有机添加剂可不同程度地增加CO排放。     

三聚氰酸选择性非催化还原脱硝特性的实验研究

采用立式管式炉实验系统研究了三聚氰酸选择性非催化还原脱硝特性,探索了温度、O2浓度、停留时间、三聚氰酸与NO摩尔比、NO初始浓度等反应参数以及CO和H2O对三聚氰酸脱硝特性的影响。实验得出适宜的脱硝反应参数:反应温度约为950℃,温度窗口为876~1150℃,停留时间为1.1~1.2 s,摩尔比为0.5,O2浓度为2%~3%。较高的NO初始浓度可以获得较高的脱硝效率。典型工况参数下,三聚氰酸在900℃时取得最大脱硝效率83.1%,大于900℃后,脱硝效率下降幅度较小,与氨气和尿素选择性非催化还原相比,具有更好的高温脱硝特性。CO和H2O的加入可以提高较低温度时的脱硝效率,拓宽温度窗口,使其向低温方向移动,较适宜的CO浓度约为200μL/L,H2O浓度约为5%。     

NH3选择性非催化还原NO的化学动力学计算及分析

采用基元反应动力学模型,借助CHEMKIN软件对NH3选择性非催化还原NO的过程进行了计算分析,考察了不同反应条件(温度、NH3/NO、停留时间、O2浓度、初始NO浓度)对NO脱除效率的影响,有助于认识SNCR过程的化学反应规律。     

选择性非催化还原脱硝技术的应用

为满足国家对发电企业环保综合治理的要求,广州瑞明电力股份有限公司在采用低NOx燃烧技术的同时,应用选择性非催化还原（selective non—catalytic reduction,SNCR）脱硝技术对2台420t／h锅炉进行炉内脱硝改造。为此,介绍了SNCR脱硝技术的机理和组成,并对SNCR脱硝系统的投入对锅炉运行的影响进行了实际的探索。运行结果和性能验收试验表明,投入SNCR脱硝系统后,脱硝率大于30％,氨逃逸量不大于3．0×10^-6,年减排氮氧化物约500t。     

选择性非催化还原脱硝技术的应用

对现役国产300MW燃煤机组SG-1025/16.7-M313UP型锅炉进行选择性非催化还原(selective noncatalytic reduction,SNCR)脱硝系统改造:通过计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)数值模拟及现场锅炉温度场测试,确定喷枪布置位置和数量;采用全伸缩式长喷枪布置,提高尿素溶液覆盖面积,从而提高脱硝率;利用喷枪的不同组合,适应锅炉负荷的变化,保证还原剂的最佳反应温度窗口。改造后NOx的排放质量浓度由360mg/m3降至为210mg/m3,脱硝效率达到41.6%,锅炉运行正常。     

低温NH3选择性催化还原脱硝催化剂MnFexCe1-xTiO2抗硫再生性能研究

通过共沉淀法制备了MnFexCe1-xTiO2催化剂,以NH,为还原剂,考察了催化剂的脱硝性能及抗硫再生性能。结果表明,Mn1Fe09Ce0．1／TiO2催化剂表现出最佳的脱硝活性和优良的抗硫性能,在140℃时NO转化率可达到100％。在烟气中通入的SO2浓度小于等于80mg／m3时,催化剂只发生可逆性中毒,当SO2浓度大于80mg／m3时,在催化剂表面会生成硝酸盐及硫酸盐等物质导致不可逆失活,但中毒失活催化剂在经水洗后可实现再生,NO的转化率可基本恢复至新鲜催化剂水平。     

钠盐对选择性非催化还原反应促进作用的实验研究

在一石英管反应器内研究了不同氧量下钠盐对尿素选择性非催化还原NO的影响,温度范围为800~1 150 ℃。研究表明：单独采用尿素溶液,脱硝率随着氨氮当量比(normalized stoichliometric ratio,NSR)的增大而增大,但氮剂利用率下降。氧量的增加令反应温度窗口向低温方向移动,最大脱硝率也相应略微减小。微量的钠盐添加剂对尿素溶液的脱硝反应有显著的促进作用,提高了最佳脱硝效率,并且有效拓宽了温度窗口。其促进效果随着氧量的增加而明显提高。在保证加入的钠原子浓度一致的条件下,各种钠盐添加剂对选择性非催化还原技术(selective non-catalytic reduction,SNCR)脱硝过程的促进效果较为接近。低温范围内CH3COONa效果较好,NaOH和Na2CO3总体上效果最佳。     

选择性非催化还原法在电站锅炉上的应用

对一台HG-410/9.8-YW15型煤粉锅炉,在已进行常规煤粉再燃改造基础上进一步结合了选择性非催化还原(selective non-catalytic reduction,SNCR)的改造,即对该锅炉采用了联合Reburning/SNCR技术。通过实验运行表明：当仅有再燃投入运行时,NOx可以低于350 mg/m3(标准状态,6%O2,干烟气);而当结合了SNCR运行时,NOx则达到了200 mg/m3以下,同时尾部氨泄漏小于7.6 mg/m3。低负荷情况下脱硝率较高,对于51%负荷(j(NH3)/j(NO)等于1.0),NOx降至160 mg/m3,而此时的尾部氨泄漏只有1.14 mg/m3。此外,根据负荷及j(NH3)/j (NO)的不同,单独SNCR技术在再燃的基础上也实现了38.2%~73.9%的脱硝率。尾部烟道中的氨分布呈现出前墙高于后墙的现象。SNCR的投运对飞灰含碳量、排烟温度及CO排放等几乎没有影响,但会造成尾部排烟量的增加,即对锅炉效率造成了约0.5%的损失。     

加入甲烷促进选择性非催化还原反应的实验研究

为研究甲烷对选择性非催化还原(SNCR)脱硝反应的影响作用，在沉降炉实验台上模拟锅炉烟道内的反应环境和烟气成分，在650~1150 ℃范围内，研究了微量甲烷对SNCR反应温度窗口、脱硝效率和氨泄漏的影响，以及甲烷在脱硝过程中的反应特性。实验结果表明，在SNCR反应过程中加入少量的甲烷，可以降低并拓宽其反应温度窗口，提高较低温度下的脱硝率。同时促进氨的反应活性，降低氨泄漏，提高氨利用效率。而且加入甲烷后脱硝反应速率加快，使反应所需时间缩短，但使最大脱硝效率稍有降低。增加脱硝反应中的喷氨量，可拓宽脱硝反应温度窗口并提高脱硝效率。脱硝反应中加入的甲烷在950℃左右基本消耗完，不产生二次污染。     

选择性非催化还原脱除氮氧化物的影响因素分析

进行以NH3作为还原剂的选择性非催化还原(selective non-catalytic reduction,SNCR)转化氮氧化物(NOx)的试验研究。考察SNCR转化NOx的各影响因素：温度,初始NH3和初始NOx摩尔浓度的比值h,NOx体积浓度,O2体积浓度,停留时间等对NOx转化率的影响。结果表明在900~1 050 ℃的温度范围内,SNCR可以得到较高的NOx转化率。并且在该温度范围内,h值由0.8变化到1.6时,NOx转化率显著增加。通过对试验数据进行数理分析,对SNCR转化NOx各因素的影响进行了定量研究,得出NOx转化速率与各因素的关系方程。同时考察了H2O2作为添加剂对SNCR的影响,发现H2O2作为添加剂能够降低SNCR对反应温度的要求,对NH3的逃逸有抑制作用,并从机理上给予了解释。     

加入甲烷促进选择性非催化还原反应的机理验证和分析

通过敏感性和反应途径分析,修正了?A机理模型的部分反应参数,并利用实验结果及文献数据进行了验证,进而利用修正后的机理模型对加入CH4的选择性非催化还原(SNCR)反应进行深入分析。分析结果表明修正后的模型可准确模拟加入CH4的SNCR反应。在SNCR反应中加入CH4,其氧化反应使得OH和HO2等基元含量增加,激发了NH3形成NH2,在较低温度下促进了SNCR反应,减少了氨泄漏。CH4与NH3的氧化过程形成竞争,导致较高喷氨量时反应温度窗口向高温拓展。对固定氮总量(nNO+ )和nTFN+nCO的分析表明,加入250 mL/L左右的CH4可起到最佳效果。加入CH4还使SNCR反应速率大大加快,从而缩短了反应时间。相对于常规SNCR反应,在合适的反应温度下,加入CH4不会使N2O、NO2的产量增加,也不会产生明显的CO,nTFN和nTFN+nCO的排放量显著减少。     

湍流混合限制下选择性非催化还原过程的数值模拟

基于CFD软件平台,对燃烧研究设备(combustion research facility,CRF)中试试验装置的选择性非催化还原(selective non-catalytic reduction,SNCR)脱硝过程进行模拟计算,通过与试验结果的比较,验证了该文的数学模型和计算方法。文中研究了在不同的温度、氨氮摩尔比条件下,喷射尿素溶液对脱硝效率和漏失氨的影响。计算结果表明,随着[NH3]/[NO]的增加,NO的还原率逐渐提高,在[NH3]/[NO]为1.0~2.5时可以达到50%~90%的NO脱除效率。同时由于随着氨氮摩尔比的增加,漏失氨也随之增加,因而应合理控制氨氮摩尔比在1.5左右。