煤粉燃燒條件下SNCR脫硝過(guò)程的試驗(yàn)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(wú)論是在現(xiàn)有的鍋爐上改造，還是在新的機(jī)組上安裝都具有造價(jià)低，工期短等優(yōu)點(diǎn)。很多研究者在小型試驗(yàn)裝置上進(jìn)行SNCR過(guò)程的機(jī)理性試驗(yàn)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(duì)SNCR過(guò)程的影響，或通過(guò)理想反應(yīng)器模型對(duì)SNCR過(guò)程進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究。
　　考慮到機(jī)理性試驗(yàn)和理論研究與實(shí)際電站鍋爐的煙氣

2、成分、流動(dòng)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(yàn)臺(tái)CRF（Combustion Research Facility）上進(jìn)行真實(shí)煙氣條件下SNCR脫硝試驗(yàn)研究有重要意義。通過(guò)使用抽氣熱電偶和水冷取樣槍測(cè)量CRF爐內(nèi)真實(shí)的煙氣溫度和煙氣組分分布，為SNCR脫硝試驗(yàn)研究提供入口邊界條件。通過(guò)試驗(yàn)研究了停留時(shí)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(duì)該過(guò)程的影響。試驗(yàn)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(shí)間的加長(zhǎng)都有利于NO的脫除；對(duì)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(duì)于碳酸氫銨，氨氮摩爾比0.8～1.5，脫硝效率為46%～73%。對(duì)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(jìn)行SNCR過(guò)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(cè)量尾部煙氣中漏失NH3含量，研究了多種因素對(duì)于SNCR過(guò)程漏失氨含量的影響。試驗(yàn)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(shí)間越長(zhǎng)，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(duì)鍋爐尾部設(shè)備危害較大，研究表明

5、多種參數(shù)對(duì)于脫硝效率和漏失NH3含量的影響趨勢(shì)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(jì)參數(shù)的影響。
　　通過(guò)使用激光多普勒動(dòng)態(tài)粒子分析儀，對(duì)SNCR中試試驗(yàn)所使用噴嘴霧化特性進(jìn)行測(cè)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(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)氣液比達(dá)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(guò)PDA試驗(yàn)研究和霧化特性對(duì)SNCR脫硝過(guò)程的影響分析，為SNC

6、R脫硝過(guò)程噴霧設(shè)備的設(shè)計(jì)與選型提供依據(jù)，并為SNCR脫硝過(guò)程模擬提供霧化參數(shù)。
　　通過(guò)數(shù)值模擬的手段研究CRF爐內(nèi)燃燒過(guò)程中的溫度場(chǎng)和NO分布，為進(jìn)一步研究SNCR脫硝過(guò)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(guò)程。模擬能夠較好的預(yù)測(cè)CRF爐內(nèi)還原劑與煙氣混合并發(fā)生反應(yīng)的過(guò)程，并與中試試驗(yàn)結(jié)果吻合較好。
　　在前人研究NH3、NO、O2系統(tǒng)中各個(gè)組分相互作