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。     

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。     

燃煤机组选择性催化还原脱硝特性试验

针对某1 000MW超超临界机组的选择性催化还原反应系统,采用数值计算与试验结合的方法研究了该机组选择性催化还原脱硝的性能。建立了燃煤机组燃烧后脱硝系统液氨蒸发器蒸汽质量流量模型;研究了脱硝效率对NH_3质量流量和蒸汽质量流量的影响,入口NO质量浓度对脱硝效率的影响,以及NH_3与NO_x物质的量比、氧气体积分数和反应温度对脱硝效率和SO_2/SO_3转化率的影响。结果表明:脱硝的温度范围为360～370℃,最佳反应温度为367℃;当脱硝效率为80%时,NH_3质量流量和蒸汽质量流量分别为446kg/h和275kg/h;脱硝效率随入口NO质量浓度的升高而提高;当NH_3与NO_x物质的量比为1时,脱硝效率为95.3%,为保证脱硝效率及氨逃逸率,NH_3与NO_x物质的量比应控制在1～1.2;随着氧气体积分数的提高,脱硝效率降低,而SO_2/SO_3转化率增大。     

高温还原区喷氨脱硝试验研究

建立了高温喷氨脱硝机理模型,研究了反应温度、氧体积分数、氨氮物质的量比和停留时间等参数对脱硝效率的影响,并在一维煤粉炉上开展了试验。结果表明:高温喷氨脱硝反应的温度窗口为1 200～1 600℃,氧体积分数应小于1%,氨氮物质的量比的范围为1.0～1.3,停留时间应大于0.4 s,CO体积分数对脱硝效率没有影响;燃用烟煤时,高温喷氨脱硝效率可达48%。     

高温条件下NH3还原NO实验研究

利用固定床实验系统,在800～1 500℃的反应温度范围内进行了NH_3还原NO实验,分析不同气氛条件下反应温度、氨氮摩尔比以及组分浓度对脱硝效率的影响。实验结果表明:氧化性气氛下最佳脱硝温度约为950℃,温度继续升高时脱硝效率开始下降,而还原性气氛下NH_3对NO的还原存在一个临界温度(约1 000℃),低于临界温度时,NH_3对NO没有脱除效果,反而会额外生成NO,超过临界温度后,脱硝效率随着温度的升高迅速跃升至最大,氨氮摩尔比为2.0时最大脱硝效率可达95%,且在1 200℃以上的高温条件下保持稳定;修正后的GADM98模型对NO浓度的预测与实验结果符合较好,活性基团对NH_2的消耗是高温氧化性气氛下脱硝效率下降的重要原因。     

SNCR脱硝过程中固体聚合脱硝剂的性能研究

由于以尿素或氨水为还原剂的传统非催化还原脱硝(SNCR)技术存在还原剂分解不充分、反应温度高、脱硝效率低等问题,固体脱硝剂可用于克服上述问题。以三聚氰胺、尿素、甲醛为基体,制备了一种固体聚合脱硝剂,并分析反应温度、O₂体积分数、H₂O体积分数、停留时间和氨氮比等对其反应活性的影响。结果表明：固体聚合脱硝剂的活性温度窗口与常规还原剂相比较低;当O₂体积分数为1.2%时,脱硝效率最高,为84.2%;H₂O体积分数为1.4%时,脱硝效率最高,为91.4%;而停留时间对脱硝剂反应活性的影响不明显,氨氮比的影响更为明显,当氨氮比为1.5时脱硝效率最高。     

基于410t/h Compact型流化床锅炉的SNCR影响因素探究

对1台以尿素为还原剂、配备Compact型旋风分离器的循环流化床锅炉的选择性非催化还原脱硝性能进行了数值模拟,重点研究了温度、氨氮摩尔比、NO初始浓度和O_2浓度对SNCR反应性能的影响规律。计算结果表明:最佳NSR在1.4左右,最佳温度在1 173 K附近;O_2浓度的变化对选择性非催化还原反应的影响和温度密切相关,当温度高于1 150 K时,O_2浓度的增加会导致还原剂的氧化反应加剧,使得脱硝效率随O_2浓度的上升而下降,温度越高,氧化反应越剧烈,脱硝效率下降趋势越明显;同时,O_2浓度的上升,有利于最佳脱硝温度向低温方向移动,综合考虑,认为烟气中O_2浓度不应高于3%。     

高温条件下氨还原剂脱硝特性试验研究

针对NH₃在高温区的脱硝特性进行研究，采用配气的方法在一维管式炉上进行实验，研究不同O₂浓度、反应温度、氨氮摩尔比等关键因素对高温区氨还原NO_x特性的影响．结果表明：氧浓度的升高使NH₃/NO的最佳反应温度下降，脱硝效率出现下降趋势；近零氧工况下NH₃还原NO_x最佳反应温度窗口向高温偏移，反应温度为1 300℃时还原效率最高；随着氨氮摩尔比的增加，NO_x的还原效率随之增加，最佳氨氮摩尔比为1.5，无氧工况下脱硝效率可达95%以上，为进一步优化脱硝技术提供参考．     

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℃.     

不同燃烧气氛条件下SCR烟气脱硝性能实验研究

以淮南烟煤为例,经计算得到富氧、O_2/CO_2以及空气燃烧条件下的烟气成分,通过模拟不同烟气成分,在实验室活性测试平台上研究了氨氮比α、温度(表征反应速率常数k)、表观速度(表征停留时间τ)、入口NO初始的质量浓度CNO以及烟气成分中H_2O和O_2对SCR催化剂脱硝性能的影响。结果表明:相同实验工况下,与空气气氛相比,富氧和O_2/CO_2气氛下SCR烟气脱硝效率降低了8%;不同气氛下,随氨氮比、温度的增加,脱硝效率增长,且增长速率逐渐降低;表观速度增加时,脱硝效率减小,且减小速率也逐渐减低; CNO减小时,脱硝效率仅变化了1%左右;烟气中H_2O和O_2也会影响脱硝性能,但均与烟气中的CO_2无关。