SNCR反應(yīng)機理及混合特性研究.pdf

1、氮氧化物NOx是燃煤電廠煙氣排放三大污染物（SO<,2>，NOx及總懸浮顆粒物TSP）之一。隨著國家和地方環(huán)保政策日趨嚴格，燃燒后NOx控制技術(shù)勢在必行。從國外的發(fā)展經(jīng)驗來看，SNCR脫硝技術(shù)成本低，改造方便，無二次污染，適宜協(xié)同應(yīng)用其它的低NOx技術(shù)，因此特別適宜發(fā)展中國家使用。在我國，氮氧化物控制的環(huán)保政策和研究技術(shù)起步相對較晚，走一條節(jié)約型、適度控制的環(huán)保道路是符合中國國情。 本文作者認為，煤粉燃燒過程中NOx的還原的三種

2、主要的途徑最終都是通過。NOx和NH3、HCN等氮還原物一系列復(fù)雜的相互作用，生成無害的N<,2>，實現(xiàn)NOx的最終轉(zhuǎn)化。本文首先從高溫NH<,3>非催化還原的動力學(xué)機理實驗研究出發(fā)，針對不同的氣氛（O<,2>、CO、SO<,2>）下，NH<,3>/NO反應(yīng)的動力學(xué)進行了深入研究。研究了不同的氨氮比、停留時間對脫硝率、溫度特性和氨排放濃度的影響； 結(jié)合機理實驗，從動力學(xué)機理反應(yīng)的角度，選取了5個具有代表性的反應(yīng)機理模型，對高溫N

3、H<,3>非催化還原NO的動力學(xué)機理實驗進行化學(xué)動力學(xué)模擬計算。機理實驗和模型計算結(jié)果都指出，在超低氧量的情況下，脫硝反應(yīng)的效果好?？諝夥旨壓腿剂戏旨壖夹g(shù)能夠為SNCR的反應(yīng)營造微貧燃或者微富燃的條件，因此將會達到更好的脫硝效果，與分級燃燒技術(shù)結(jié)合是SNCR技術(shù)一個理想的發(fā)展方向。 利用敏感性分析方法，對復(fù)雜的詳細基元反應(yīng)動力學(xué)模型的主要核心反應(yīng)進行分析，簡化出一個14步機理模型。簡化模型能很好的預(yù)測機理實驗的結(jié)果，而且與詳細模

4、型的模擬結(jié)果也吻合得很好，適宜結(jié)合計算流體力學(xué)的程序，對實際鍋爐SNCR技術(shù)進行模擬研究。 SNCR技術(shù)在中國尚未工業(yè)應(yīng)用，對適合國情的氮還原劑和添加劑的選擇變得很有意義。本文試驗了不同的氮還原劑，得出氨水、尿素溶液和碳酸氫銨溶液高溫噴射SNCR反應(yīng)特性規(guī)律，對它們的經(jīng)濟性和實用性作了一個對比，為實際工業(yè)應(yīng)用選用氮還原劑提供了一個基礎(chǔ)研究。實驗也發(fā)現(xiàn)鈉鹽添加劑可以擴大SNCR反應(yīng)的溫度窗口和降低N<,2>O排放濃度。本文還將氮還

5、原劑添加到煙煤中進行再燃脫硝的機理實驗研究。實驗結(jié)果對研究燃料含氮量對再燃脫硝效果的影響和開發(fā)再燃燃料脫硝添加劑有重要的指導(dǎo)意義。 本文的半工業(yè)氨水、尿素溶液噴射SNCR脫硝試驗，最高脫硝率可達80％，為SNCR技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。試驗發(fā)現(xiàn)不同形式的霧化噴嘴，對脫硝效果有很大的影響。因此針對SNCR溶液噴射混合問題，設(shè)計開發(fā)出一種新型的扇形氣力霧化噴嘴，其霧化特性（液滴粒徑大小、噴霧分布形狀和噴霧角），以及噴霧的射程皆非常

6、符合SNCR還原劑溶液霧化噴射的要求，能有效實現(xiàn)氮還原劑 溶液的分散混合。文章還對燃煤鍋爐SNCR脫硝技術(shù)應(yīng)用后的飛灰進行銨濃度測量。 本文作者認為，混合因素是制約大型鍋爐SNCR技術(shù)脫硝效果的關(guān)鍵因素。本文采用熱平衡方法，在一臺1：10的410T/H水煤漿電站鍋爐模化試驗臺上進行了射流混合的?；瘜嶒灐；旌蠈嶒灥膮?shù)包括噴射速度、流量、噴嘴的數(shù)目和布置方式等。通過引入最大脫硝率的概念，有效的定量分析不同的混合參數(shù)對混合和最