基于烟气参数对SNCR还原剂雾化粒径和喷入量的模拟优化

为降低烟气参数的不均匀分布对选择性非催化还原(SNCR)脱硝的影响,对220MW燃煤锅炉烟气状态分布特征及其对脱硝效果的影响进行数值研究,同时探讨了还原剂雾化粒径和喷入量的优化方案。研究表明,为保证还原剂在温度窗口内具有充足的反应时间,液滴的最佳平均粒径随高度而改变;此外,由于还原剂喷入区域烟气存在旋流作用,还原剂随烟气向炉膛局部"富集",导致出口NH_3/NO分布不均匀。据此,提出了喷枪雾化参数的优化策略:1对不同高度处液滴的平均雾化粒径进行分层优化;2在固定氨氮摩尔比下,根据旋流特征调整不同区域喷枪的流量分配。模拟结果显示,氨氮摩尔比保持1.2时,相比电站基准工况,优化方案能够将脱硝率从36.8%提高到42.1%,漏氨量降低49%;此外,随着氨氮摩尔比的增大,优化方案体现出更好的脱硝效果,但是优化程度略有降低。     

循环流化床锅炉SNCR氨水脱硝工艺研究及控制优化

影响循环流化床锅炉SNCR脱硝最为关键的因素有停留时间、温度和混合均匀性,因循环流化床锅炉在旋风分离器的温度基本在800～950℃之间;进入旋风分离器后的烟气停留时间为2.5～4.0s,因此温度和停留时间比较稳定,但分离器进、出口烟道结构比较复杂,氨水喷入区域流速达25～30m/s,要使SNCR氨气能与烟气混合均匀难度较大,它与负荷工况、煤质、流体压力、纯度及喷枪射程、雾化角有关,因此混合均匀度是SNCR脱硝效果的最主要因素。为了掌握分离器进口烟道、旋风分离器、中心筒、尾部烟道等区域的氨浓度分布情况,通过计算流体力学(CFD)数值模拟技术,采用标准k-g模型,比对以原有氨水脱硝工艺及氨气脱硝工艺各区域氨浓度分布状况。计算过程中,为防止壁面非线性发散,采用低松弛迭代的变松弛系数法。该文利用建立的模型进行了流场模拟,根据氨浓度标准偏差百分量计算公式,计算出分离器进口烟道、旋风分离器、中心筒、尾部烟道等区域的氨浓度,对流场速度均匀性进行了评价。经过多次流场数值模拟,结果显示,采用原有SNCR氨水脱硝,烟道入口区域氨浓度标准偏差为8.5%时,尾部烟道区域氨浓度标准偏差为3.75%;同样工况下,...     

CO含量对烟气选择性非催化还原反应的影响

分别以氨水和尿素溶液作为还原剂,在管式反应器上详细研究了CO含量对烟气SNCR（选择性非催化还原）脱硝性能的影响。结果表明,CO含量增加导致：（1）SNCR脱硝温度窗口和最佳脱硝温度向低温方向移动,同时脱硝温度窗口宽度变窄、最大脱硝效率降低,尤其是以氨水作为还原剂时更为突出;（2）N₂O排放的峰值升高;当以尿素溶液作还原剂时,N₂O排放温度窗口主要向低温方向扩展;当以氨水作还原剂时,N₂O排放温度窗口向低温和高温两个方向扩展;（3）NH₃及HNCO残留量曲线向低温方向移动。维持相同的φ（CO）/φ（urea）,氨氮比增加将导致最佳脱硝温度略微降低。氨氮比或氧含量的变化对NO_x、N₂O、NH₃及HNCO的排放趋势没有影响。     

Na/K添加剂对SNCR脱硝及NO还原机制的影响

基于构建的Na-K-C-H-O-N-Cl化学反应机理模型，采用Chemkin动力学模拟软件，研究Na/K添加剂（NaOH、Na₂CO₃、NaCl、KOH、K₂CO₃和KCl）对选择性非催化还原（SNCR）脱硝性能影响，通过敏感性分析和产率分析，探讨Na/K添加剂对SNCR过程中NO还原的促进机理和路径。模拟结果表明，在温度为700~800℃且无Na/K添加剂条件下，SNCR脱硝效率几乎为零；Na/K添加剂能够显著提高低温区（小于800℃）SNCR脱硝效率，而其对高温区（大于900℃）SNCR脱硝的促进作用不明显。在温度为700℃和Na/K添加剂参与条件下SNCR脱硝效率可达43.86%~60.76%。不同Na/K添加剂对NO还原促进顺序为NaOH≈Na₂CO₃ > KOH≈K₂CO₃ > KCl > NaCl，但同一种Na/K添加剂的浓度变化（6.25~25.0 μmol·mol^-1）对SNCR脱硝效率影响较小。Na/K添加剂通过不同的循环路径产生OH基，进而通过NH2基团促进NO的还原，其中碱金属氢氧化物（MOH）对SNCR脱硝的促进路径为NaOH→NaO₂→Na→NaO→NaOH，碱金属氯化物（MCl）则主要通过MCl→M→MCl削弱Na/K添加剂的促进作用。     

雾化器结构参数对循环流化床锅炉SNCR脱硝性能影响研究

还原剂雾化质量对循环流化床锅炉旋风分离器SNCR脱硝效率具有重要影响,为研究空气雾化喷嘴结构参数对雾化质量及脱硝效率的影响,采用数值模拟的方法对喷嘴的4个结构参数即撞击件长度、出口直径、混合室长度和气液入口交角,进行单因素分析和正交数值试验,结果表明影响旋风分离器烟气脱硝效率的主要因素是喷嘴出口直径,次要因素是撞击件长...     

循环流化床喷射混合还原剂的脱硝反应试验研究

随着大气污染形势日趋严峻,控制NOx排放的相关环保标准也日益严格。选择性非催化还原技术(SNCR)可以有效降低NOx排放,但受限于反应温度窗口狭窄,在流化床中的脱硝效率有限。研究表明H2、碳氢化合物和CO作为添加剂时,可以拓宽SNCR的反应温度窗口,促使低温下的脱硝反应得以进行;但在循环流化床热态试验系统上,鲜有使用工业副产品如煤气化合成气作为添加剂,分析H2、碳氢化合物和CO共存时对SNCR产生的影响效果。为了探究合成气与氨构成的混合还原剂对脱硝反应的影响,在循环流化床热态试验系统上,对比了合成气与氨水构成的混合还原剂和氨水的脱硝效果,同时考虑了反应温度、NSR、添加剂浓度、添加剂喷射位置等影响因素。结果表明:在840℃低温下,使用氨还原剂的SNCR反应已经失效,还会增加NOx排放量。混合还原剂可大幅提高低温区的脱硝效率,添加合成气能促使SNCR反应在此较低温度下进行。840℃时,脱硝效率从0提升至44%～62%。在氨氮摩尔比较低的情况下,如NSR=0.5或1.0、合成气为120×10-6时,合成气喷射位置的不同对NOx排放量影响不大;但当氨过量时(NSR1.0),将合成气喷射至分离器前温度较低的烟气管道中,能增强氨的选择性,进一步降低NOx排放量。当NSR=1.5时,NOx的排放量达到了最低101～110 mg/m3,相比炉膛出口处喷射降低了约60 mg/m3。独立喷射氨水与合成气使其在炉内混合的方式,比氨气与合成气预混后喷射方式好,NOx排放量会降低60 mg/m3左右。合成气添加剂与氨存在很强的相互协同、相互促进作用,合成气可以提高氨还原剂的选择性。     

气流床煤粉工业锅炉非催化还原脱硝试验

选择性非催化还原(SNCR)脱硝技术是燃煤工业锅炉领域重要的脱硝技术之一，目前电站锅炉SNC■脱硝效率普遍偏低，且工业锅炉SNCR应用研究较少。针对一台20 t/h气流床煤粉工业锅炉测量了炉膛温度以及不同喷枪位置和气液压力下炉膛出口的NO_x排放浓度，研究了气流床煤粉工业锅炉中SNCR的脱硝性能。结果表明，采用尿素进行脱硝反应的最佳温度窗口为790～850℃,最佳温度窗口位于炉膛中心截面附近，喷枪设置在炉膛侧壁中心优于炉膛顶部，喷枪插入深度和角度对脱硝效率的影响较小，喷枪位于最优位置时，脱硝效率可达87.2%,出口NO_x质量浓度为38 mg/m³,满足超低排放。喷枪流量随液压升高和气压降低而增大，气压大于液压时，喷枪雾化较好，整个扇面液滴分布较均匀，2.38≤氨氮物质的量比≤3.00时，液压越低，脱硝效率越高，0.30 MPa≤液压≤0.35 MPa, 0.29 MPa≤气压≤0.40 MPa时，SNCR脱硝效率较高，且氨逃逸较少。喷枪液滴雾化情况对脱硝效率的影响高于扇面角度。     

SNCR脱硝特性的模拟及优化

对某台使用尿素为还原剂的100 t·h^-1循环流化床锅炉的SNCR性能进行了CFD数值模拟,分析了温度、氨氮摩尔比等影响因素对SNCR脱硝效率、氨泄漏以及N₂O浓度的影响规律。结果表明,SNCR最佳温度窗口的范围为850~1050℃,且随着氨氮比的增大,温度窗口范围变宽;随着温度的升高,氨逃逸量明显下降,当温度超过940℃后,氨逃逸量基本可以忽略不计,而N₂O的生成量则呈现出先增大后减少的趋势。随着氨氮摩尔比的增加,脱硝效率逐渐增大,980℃左右达到峰值;氨泄漏随氨氮摩尔比的增加而增大;N₂O浓度与脱硝效率呈正比关系,最大生成量约为30 μl·L^-1。     

降低FCC烟气脱硫高盐水硝酸盐的研究分析

在采用LoTO_x臭氧氧化脱硝+EDV湿法脱硫除尘的完全再生FCC装置,通过试验极限调变脱硝臭氧量,以考察装置烟气脱硫高盐水中硝酸盐浓度的变化规律,摸索研究装置烟气NO_x及外排高盐水中硝酸盐超低近零排放的可行性途径。结果表明：装置O₃/NO摩尔比在1左右臭氧脱硝效率可达到90%左右,O₃/NO摩尔比在0.2左右时臭氧仍可实现48%左右的脱硝效率;臭氧量由60 kg/h降至0 kg/h,烟脱外排高盐水中硝酸盐占硫酸盐比例由1.063%下降至0.33%,硝酸盐占比基本下降至近零水平。     

复合还原剂脱硝机理与试验研究

利用氨作为还原剂的选择性非催化还原(SNCR)脱硝技术已得到广泛应用,但其脱硝效率一直比较低,难以满足最新的环保排放要求。通过向烟气中喷射由氨与还原性气体组成的复合还原剂来脱除NOx,同时运用加入复合还原剂的SNCR基元反应动力学模型对试验过程进行了模拟,结合试验与模拟结果对比不同组分的复合还原剂参与的SNCR脱硝反应特性。结果表明:复合还原剂可有效提高脱硝效率,降低反应的条件温度,拓宽反应的温度窗口。在氨与不同还原性气体组成的复合还原剂中,氨-H2组合可使最佳脱硝温度从920℃下降至750℃;氨-CH4组合与氨-CO组合的效果相近,最佳脱硝温度从920℃下降至840℃左右,但CH4的脱硝温度窗口比CO宽,且相同温度下CH4的最佳脱硝效率比CO最多高出约9%。复合还原剂的最高脱硝效率可达67%左右,采用该项技术可达到最新的NOx排放标准。     

甲胺作还原剂的选择性非催化还原脱硝特性的实验研究

为改善工业窑炉以及锅炉低负荷运行工况下的脱硝特性,本文对甲胺作还原剂的选择性非催化还原（SNCR）脱硝特性进行了实验研究,探讨了各控制因素对脱硝特性的影响以及分析了反应机理。实验结果表明：脱硝效率随反应温度呈双峰特性,拐点温度为750℃,最佳温度窗口为450～600℃;脱硝效率随氨氮比（NSR）增大而升高,反应产生的副产物NO₂和N₂O浓度随之增大;氧含量对SNCR脱硝特性具有双重特性,高浓度和低浓度氧气均对脱硝反应不利;物料浓度随NO初始浓度增加而增大,脱硝效率和副产物也提高; SO₂浓度越高,脱硝效率下降越多;水汽含量增大,脱硝效率也随之增大。本文的实验结论有助于SNCR脱硝工艺应用于工业窑炉以及优化锅炉低负荷运行时的脱硝特性。     

水泥窑窑尾烟气超低排放SCR脱硝NH4HSO4浅谈

本文对水泥窑SCR脱硝技术及技术路线做了简单介绍,讲解了NH₄HSO₄的生成原理和重要温度特征,结合水泥窑烟气特性分析了SCR脱硝系统产生NH₄HSO₄的主要影响因素,以及NH₄HSO₄对SCR脱硝系统的影响,并对如何减少NH₄HSO₄的生成提出了建议。     

煤粉炉SNCR对SO3生成影响的数值模拟

基于详细化学反应机理,利用CHEMKIN-PRO软件中的平推流反应器研究了选择性非催化还原（SNCR）脱硝过程对SO₃生成作用,以及烟气中SO₂、NO、O₂和H₂O的体积浓度对SO₃生成量的影响。结果表明,氨的注入改变了SO₃生成机理和主要路径,明显促进烟气中SO₂向SO₃氧化。在NH₃的体积浓度为300 μl·L^-1、SO₂的体积浓度为2000 μl·L^-1、停留时间1.9 s内温度从1373 K降低至573 K时,生成的SO₃体积浓度大于10 μl·L^-1。随着SO₂体积分数的降低,生成的SO₃体积浓度减小,但转化率有所增加;此外生成的SO₃体积浓度随O₂体积浓度、NO体积浓度和停留时间的增加而增加,随着H₂O体积浓度的增加而减小。燃用高硫煤时,SNCR对SO₃的生成作用必须给予重视。     

选择性催化还原SCR法烟气脱硝技术(二)

正上接2016年第1期3还原剂的制备选择性催化还原SCR法脱硝系统与SNCR法脱硝系统一样,也需要还原剂。现在采用的还原剂也与SNCR法脱硝基本相同,仍然是氨水、尿素和液氨,其有效成分都是氨气NH3,但制备工艺过程不同。氨水和尿素需要分解才能制备得到NH3,同时产生水和CO2等副产物,而液氨或称纯氨可以通过直接蒸发获得NH3,不需要另外处理。采用氨水作还原剂时,一般选用浓度为20%~30%的氨水,采     

燃煤电厂脱硝反应用低温SCR催化剂的制备及性能评价

以泡沫金属镍、九水合硝酸铁和硝酸锰为主要原料,采用浸渍法制备了1种适合燃煤电厂脱硝反应用低温SCR催化剂,对其制备工艺参数进行了优化,并对其脱硝性能进行了评价。结果表明,最佳制备工艺参数如下：Fe负载量为8%、Mn负载量为4%、煅烧温度为500℃;当n(NH₃)∶n(NO)为1.0∶1、O₂含量为5%、空速为30 000 h^-1时,低温SCR催化剂Fe₈Mn₄/Ni对模拟烟气的脱硝效率较高,当温度为160℃时,脱硝效率达到85%以上,能够满足低温条件下的使用需求。     

水泥脱硝系统性能分析及喷射方案优化

<正>"十二五"期间,大部分水泥熟料生产线均配置了SNCR脱硝系统,其基本原理是在分解炉及下游风管合适的温度区间(850~950℃)喷入还原剂(多为氨水),还原剂中的氨基与烟气中氮氧化物(NOx)反应,生成H2O和N2,达到去除烟气中NOx的目的。SNCR脱硝技术核心主要有两个方面:1选择合适的温度窗口,保证反应的温度;2选择合适的喷射方案,合理选取氨水喷射角度、覆盖面、雾化效果,使     

基于α-FeOOH催化H2O2蒸气的低温烟气脱硝实验

针铁矿是分布广泛、储量丰富的铁氧化物,其主要成分为α-羟基氧化铁（α-FeOOH）。为了探究针铁矿在催化H₂O₂烟气脱硝反应中的性能,本文通过沉淀-水解法制备了α-FeOOH,并在自行搭建的实验台上开展了α-FeOOH催化H₂O₂的低温烟气脱硝实验研究,深入分析了H₂O₂流量、H₂O₂浓度、汽化温度、反应温度和共存气体浓度等工况参数对脱硝性能的影响。采用离子色谱（IC）分析了单独脱硝反应和同时脱硫脱硝反应后的含氧酸成分,结合各项表征分析技术考察了催化剂反应前后的理化特性和稳定性。实验结果显示,随着汽化温度和反应温度的升高,NO的脱除效率先增加后降低;增加H₂O₂浓度对脱硝效率有明显的促进作用。当汽化温度为140℃、反应温度为160℃时,以2.5mL/h注入10mol/L的H₂O₂脱硝效率达到80%。当SO₂浓度为1000μL/L时,脱硝效率提高至86.4%。离子色谱分析结果显示,单独脱硝反应和同时脱硫脱硝反应后含氧酸产物为HNO₃和H₂SO₄。反应前后催化剂的表征结果显示,α-FeOOH在脱硝反应后依然具有良好的稳定性,显示出针铁矿在低温烟气脱硝工艺中的潜在应用前景。     

NH3-SCR工艺中硫酸铵盐的生成与分解机理研究进展

以氨为还原剂的选择性催化还原（NH₃-SCR）脱硝法具有脱硝效率高、选择性好和技术完善等优点,是目前应用最广泛的燃煤电厂等行业的烟气脱硝技术。然而,烟气中的SO₂流经SCR催化剂时,在V₂O₅的催化作用下部分氧化为SO₃,随后与NH₃和水蒸气反应生成硫酸氢铵和硫酸铵。当烟气温度低于硫酸铵盐的凝结温度时,会沉积在催化剂、空预器及其附属设备上,引发诸多严重的问题。本文首先介绍了硫酸铵盐的形成机理,随后从反应物浓度和反应温度等角度概括了影响硫酸铵盐生成的因素,分析了硫酸铵盐的沉积及其所带来的危害。然后介绍了硫酸铵盐的分解机理,重点分析了催化剂与硫酸氢铵之间的相互作用,指出了这种相互作用对硫酸氢铵分解的影响,由此提出了控制硫酸铵盐生成的措施。最后指出,系统研究NH₃-SCR工艺中硫酸铵盐的生成与分解机理将为催化剂的失活与再生、低温SCR催化剂的开发和燃煤机组等相关设备的设计和运行优化等提供理论依据。     

SNCR脱硝技术在液态排渣煤粉工业锅炉中的应用

为了检验选择性非催化还原（SNCR）脱硝技术在高效低NO_x液态排渣煤粉工业锅炉中的应用效果,本文在一台8.4MW有机热载体锅炉炉膛内开展了SNCR脱硝技术工业化试验研究。选用尿素作为还原剂,搭建了工业化SNCR脱硝试验平台。在10%、15%、20%三种浓度尿素溶液下进行了不同尿素溶液喷射量、不同氧含量、不同锅炉负荷下的SNCR脱硝试验研究。试验结果表明,提出的“低NO_x燃烧+SNCR脱硝”耦合技术方案是可行的,SNCR脱硝效率在80%以上,完全能够达到烟气中NO_x低于50mg/m³的超低排放要求。     

石灰回转窑烟气再循环燃烧特性的数值模拟

通过数值模拟的方法研究了烟气再循环对石灰回转窑内温度、组分、NO_x分布以及壁面传热等燃烧特性的影响。结果表明：循环烟气的加入可以减轻火焰偏斜的问题,并降低窑内中心线温度峰值102.5 K,降低平均温度峰值39.9 K;气体流速的增加强化了对二次风的卷吸作用,加快CH₄分解生成CO;在温度、O₂及CO三者的影响下,NO_x生成量降低至615 mg/m³,脱硝效率达到71.5%。