氣體再燃及SNCR脫硝過程試驗研究與數(shù)值模擬.pdf

1、火電廠燃煤是氮氧化物排放的主要來源之一，對火電廠氮氧化物排放的控制已經(jīng)成為環(huán)境控制的必然趨勢。在眾多氮氧化物排放控制技術(shù)中，燃料分級燃燒(再燃)技術(shù)和選擇性非催化還原技術(shù)(SNCR)分別以運行費用低和脫硝效率高的特點被廣泛接受，并已初步在國外投入應(yīng)用。但隨著環(huán)保意識和環(huán)保要求的不斷提高，再燃技術(shù)相對較低的脫硝效率已不能完全滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保要求，而SNCR相對較高的運行成本和較為嚴(yán)格的反應(yīng)條件也將會在一定程度上限制SNCR技術(shù)的廣范應(yīng)用

2、。因此通過研究提高再燃脫硝效率，改進(jìn)SNCR技術(shù)反應(yīng)過程，降低脫硝成本對于脫硝技術(shù)的推廣和發(fā)展具有十分重要的意義。 本文在參考國內(nèi)外多種再燃試驗臺和SNCR試驗臺的基礎(chǔ)上，設(shè)計搭建了具有燃料再燃、噴氨脫硝等多種用途的熱態(tài)試驗系統(tǒng)。試驗爐內(nèi)溫度可分段控制，能夠分別進(jìn)行再燃和SNCR以及再燃、SNCR協(xié)同試驗研究，為氣體再燃和SNCR的研究提供了試驗基礎(chǔ)。 首先，本文通過試驗和模擬的方法對天然氣、液化氣作為再燃燃料的再燃過程

3、主要影響因素對脫硝效果的影響規(guī)律進(jìn)行了研究。通過研究發(fā)現(xiàn)，低溫下(<1100℃)液化氣的脫硝效果要好于天然氣，但當(dāng)溫度超過1100℃后，天然氣表現(xiàn)出較好的脫硝效率，天然氣適合于在高溫下使用。在還原性氣氛下，再燃區(qū)溫度越高、再燃比越大、再燃區(qū)停留時間越長越有利于脫硝反應(yīng)的進(jìn)行。再燃區(qū)過量空氣系數(shù)存在最佳值，試驗條件下為0.8。 其次，對氨水和尿素作為還原劑時的SNCR脫硝過程進(jìn)行了試驗研究和數(shù)值模擬。通過研究發(fā)現(xiàn)，氨水的脫硝效果要

4、好于尿素，加強(qiáng)氨劑與煙氣的混合可以縮短反應(yīng)時間、降低最佳反應(yīng)溫度以及減少反應(yīng)過程所需氨劑量。 在對SNCR反應(yīng)過程主要參數(shù)研究的基礎(chǔ)上，對碳酸鈉、乙醇、乙酸甲酯、丙三醇四種添加劑對SNCR溫度窗口的影響進(jìn)行了研究。研究表明通過向SNCR反應(yīng)區(qū)加入添加劑的方法，能夠在保證最佳脫硝效率不低于原最佳脫硝效率85﹪的前提下，有效地拓寬SNCR的溫度窗口。在試驗條件下，添加劑的加入使溫度窗口拓寬為原溫度窗口的1.2～1.83倍。最后，對再

5、燃和SNCR協(xié)同脫硝(先進(jìn)再燃)過程進(jìn)行了試驗研究。研究表明，再燃、SNCR協(xié)同脫硝可以在較寬的溫度范圍內(nèi)獲得85﹪以上的脫硝效率，比再燃脫硝提高了十到二十個百分點。與SNCR技術(shù)相比，協(xié)同脫硝效率與SNCR最佳脫硝效率相當(dāng)，但反應(yīng)過程所需氨量僅為SNCR反應(yīng)過程的1/3，大大提高了反應(yīng)過程經(jīng)濟(jì)性。 本文通過試驗和數(shù)值模擬相結(jié)合的方式對氣體再燃和SNCR反應(yīng)過程進(jìn)行了研究。通過優(yōu)化反應(yīng)條件、加入添加劑和再燃、SNCR協(xié)同脫硝等方