煤粉燃燒條件下SNCR脫硝過程的試驗研究及數(shù)值模擬.pdf

1、選擇性非催化還原（SNCR）脫硝方法是目前工業(yè)上應(yīng)用比較多的控制氮氧化物的技術(shù)。在燃燒后低NOx脫除技術(shù)中該方法無論是在現(xiàn)有的鍋爐上改造，還是在新的機組上安裝都具有造價低，工期短等優(yōu)點。很多研究者在小型試驗裝置上進行SNCR過程的機理性試驗研究，考察如溫度、氨氮摩爾比、混合、還原劑中加入附加組分等因素對SNCR過程的影響，或通過理想反應(yīng)器模型對SNCR過程進行化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)研究。
　　考慮到機理性試驗和理論研究與實際電站鍋爐的煙氣

2、成分、流動狀態(tài)以及混合方式上都有很大不同，因而在中試規(guī)模的試驗臺CRF（Combustion Research Facility）上進行真實煙氣條件下SNCR脫硝試驗研究有重要意義。通過使用抽氣熱電偶和水冷取樣槍測量CRF爐內(nèi)真實的煙氣溫度和煙氣組分分布，為SNCR脫硝試驗研究提供入口邊界條件。通過試驗研究了停留時間、溫度、氨氮摩爾比、NO初始濃度、還原劑溶液濃度和不同還原劑等因素對該過程的影響。試驗結(jié)果表明：隨著n(NH3)/n(NO

3、)摩爾比的增加，NO的還原率逐漸提高；NO初始濃度的增加和停留時間的加長都有利于NO的脫除；對于尿素、氨水、碳酸氨等還原劑，氨氮摩爾比為1～2.5，脫硝效率分別為65％～89%、62%～86%、45%～84%。對于碳酸氫銨，氨氮摩爾比0.8～1.5，脫硝效率為46%～73%。對于氨氣，氨氮摩爾比1～3.2，脫硝效率為59%～94%。不同還原劑的溫度窗口不同，適宜尿素進行SNCR過程的反應(yīng)溫度最高，氨水最低。
　　采用化學(xué)滴定的方法

4、測量尾部煙氣中漏失NH3含量，研究了多種因素對于SNCR過程漏失氨含量的影響。試驗結(jié)果表明：溫度越高，漏失NH3含量越低；隨氨氮摩爾比的增加，漏失NH3不斷增加；還原劑質(zhì)量濃度減小，漏失NH3含量降低；NO初始濃度越高，漏失NH3濃度越高；停留時間越長，漏失NH3濃度越低。不同還原劑漏失NH3濃度不同，尿素、碳酸氨、氨水3種還原劑中，尿素的漏失NH3濃度最高，氨水和氨氣的漏失NH3濃度最低。由于漏失NH3對鍋爐尾部設(shè)備危害較大，研究表明

5、多種參數(shù)對于脫硝效率和漏失NH3含量的影響趨勢相反，因此應(yīng)從脫硝效率與漏失NH3兩方面綜合考慮各設(shè)計參數(shù)的影響。
　　通過使用激光多普勒動態(tài)粒子分析儀，對SNCR中試試驗所使用噴嘴霧化特性進行測量。獲得了距噴嘴不同距離截面的粒子的粒徑和速度分布，結(jié)合中試試驗數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)氣液比達到一定值以后粒子粒徑的減小幅度變小，而粒子速度也增加到足夠穿透煙氣，從而使脫硝率趨于飽和。通過PDA試驗研究和霧化特性對SNCR脫硝過程的影響分析，為SNC

6、R脫硝過程噴霧設(shè)備的設(shè)計與選型提供依據(jù)，并為SNCR脫硝過程模擬提供霧化參數(shù)。
　　通過數(shù)值模擬的手段研究CRF爐內(nèi)燃燒過程中的溫度場和NO分布，為進一步研究SNCR脫硝過程提供入口邊界條件。在燃燒模擬的基礎(chǔ)上，考慮霧化、蒸發(fā)、湍流混合和化學(xué)反應(yīng)等諸多因素的耦合，模擬SNCR脫硝過程。模擬能夠較好的預(yù)測CRF爐內(nèi)還原劑與煙氣混合并發(fā)生反應(yīng)的過程，并與中試試驗結(jié)果吻合較好。
　　在前人研究NH3、NO、O2系統(tǒng)中各個組分相互作