SNCR反應(yīng)機(jī)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(guó)家和地方環(huán)保政策日趨嚴(yán)格，燃燒后NOx控制技術(shù)勢(shì)在必行。從國(guó)外的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)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(guó)家使用。在我國(guó)，氮氧化物控制的環(huán)保政策和研究技術(shù)起步相對(duì)較晚，走一條節(jié)約型、適度控制的環(huán)保道路是符合中國(guó)國(guó)情。 本文作者認(rèn)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(shí)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(dòng)力學(xué)機(jī)理實(shí)驗(yàn)研究出發(fā)，針對(duì)不同的氣氛（O<,2>、CO、SO<,2>）下，NH<,3>/NO反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了深入研究。研究了不同的氨氮比、停留時(shí)間對(duì)脫硝率、溫度特性和氨排放濃度的影響； 結(jié)合機(jī)理實(shí)驗(yàn)，從動(dòng)力學(xué)機(jī)理反應(yīng)的角度，選取了5個(gè)具有代表性的反應(yīng)機(jī)理模型，對(duì)高溫N

3、H<,3>非催化還原NO的動(dòng)力學(xué)機(jī)理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行化學(xué)動(dòng)力學(xué)模擬計(jì)算。機(jī)理實(shí)驗(yàn)和模型計(jì)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。空氣分級(jí)和燃料分級(jí)技術(shù)能夠?yàn)镾NCR的反應(yīng)營(yíng)造微貧燃或者微富燃的條件，因此將會(huì)達(dá)到更好的脫硝效果，與分級(jí)燃燒技術(shù)結(jié)合是SNCR技術(shù)一個(gè)理想的發(fā)展方向。 利用敏感性分析方法，對(duì)復(fù)雜的詳細(xì)基元反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型的主要核心反應(yīng)進(jìn)行分析，簡(jiǎn)化出一個(gè)14步機(jī)理模型。簡(jiǎn)化模型能很好的預(yù)測(cè)機(jī)理實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，而且與詳細(xì)模

4、型的模擬結(jié)果也吻合得很好，適宜結(jié)合計(jì)算流體力學(xué)的程序，對(duì)實(shí)際鍋爐SNCR技術(shù)進(jìn)行模擬研究。 SNCR技術(shù)在中國(guó)尚未工業(yè)應(yīng)用，對(duì)適合國(guó)情的氮還原劑和添加劑的選擇變得很有意義。本文試驗(yàn)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(duì)它們的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性作了一個(gè)對(duì)比，為實(shí)際工業(yè)應(yīng)用選用氮還原劑提供了一個(gè)基礎(chǔ)研究。實(shí)驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)鈉鹽添加劑可以擴(kuò)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(jìn)行再燃脫硝的機(jī)理實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)研究燃料含氮量對(duì)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(yàn)，最高脫硝率可達(dá)80％，為SNCR技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)不同形式的霧化噴嘴，對(duì)脫硝效果有很大的影響。因此針對(duì)SNCR溶液噴射混合問題，設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)氮還原劑 溶液的分散混合。文章還對(duì)燃煤鍋爐SNCR脫硝技術(shù)應(yīng)用后的飛灰進(jìn)行銨濃度測(cè)量。 本文作者認(rèn)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(tái)1：10的410T/H水煤漿電站鍋爐?；囼?yàn)臺(tái)上進(jìn)行了射流混合的?；瘜?shí)驗(yàn)?；旌蠈?shí)驗(yàn)的參數(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(duì)混合和最