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還原反應(yīng)都是在110左右激活。NSR的變化引起了MO還原效率的變化。當(dāng)Nsa
時(shí),NO,還原水平很低,即使在最佳還原溫度1200K時(shí)NO,的最低排放濃度也有150pm
而當(dāng)NR=2.0后,在最佳還原溫度1200K時(shí)NO,的排放濃度只有40pm左右,且No,的
放濃度基本不再隨著NSR的升高而變化。因此,實(shí)際工程中還原劑NH3/NO2的摩爾比應(yīng)控
制在1.0-2.0的范圍內(nèi)比較合適
1實(shí)驗(yàn)結(jié)果能夠清楚地體現(xiàn)化學(xué)平衡的原理。由圖2-13可以看出,隨若氨氮比的升高
NO濃度降低。氨氮比從0.5上升到1.0時(shí),NO2濃度下降很多;但當(dāng)氨氮比繼續(xù)增加至2.0
以上時(shí),NO濃度下降不多。這是因?yàn)榘痹诟邷叵碌姆磻?yīng)有氧化和還原兩個(gè)方向,氨氮比超
過(guò)1.0以后,氨的選擇性就會(huì)下降
由圖2-13還可以看出,低溫段的NO,濃度變化曲線相互重合,溫度達(dá)到850-90℃
時(shí),不同的NsR的作用才逐步顯示出來(lái)。低溫下,反應(yīng)處于動(dòng)力限制階段,停留時(shí)間短
不足以使反應(yīng)進(jìn)行到很深的程度,增加的氨并不能有效地將NO還原,只有在溫度提高以
后,才能收到效果。這表明氨氮比NSR的提高對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響還是有限的,提高氨
氮比并不能使低溫下的反應(yīng)進(jìn)行得更徹底
另外,圖2-13也反映出最佳反應(yīng)溫度T=隨若NSR的提高而有所上升。NO,還原反應(yīng)
的最佳溫度點(diǎn)是由NO,被還原生成的反應(yīng)和氨被氧化生成NO的反應(yīng)的溫度曲線共同確定
的。最佳反應(yīng)溫度T隨著NsR的升高而上升表明了氨氮比NsR的升高使氧化和還原兩個(gè)
反應(yīng)在更高的溫度下達(dá)到平衡。超過(guò)這個(gè)平衡的溫度,氧化反應(yīng)的速度將會(huì)超過(guò)還原反應(yīng)
NO,濃度將會(huì)上升。
燃煤電站SNCR脫硝工程設(shè)計(jì)中,根據(jù)業(yè)主脫硝效率的要求,NSR與脫硝效率的關(guān)系可
參考圖2-14選取。
圖2-13NO排放量隨NsR的變化
圖2
硝效率的關(guān)系
四、入口NO2濃度對(duì)SNCR的影響
有研究表明,SNCR過(guò)程中,隨著初始NO濃度的下降,脫硝效率下降。存在一個(gè)NO
的下限臨界濃度[NO,NO的初始濃度如果小于這個(gè)臨界值,就不能通過(guò)增加反應(yīng)時(shí)間、
增大氮還原劑的量來(lái)進(jìn)一步降低NO,否則會(huì)增加二次污染物的濃度。研究還發(fā)現(xiàn)這個(gè)臨界
年不能進(jìn)步地促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行。02-0.34,的反
圖2-12所示的停留時(shí)間與脫硝效率的關(guān)系臨線可供工程設(shè)計(jì)參考,從圖中也可請(qǐng)楚看
采用不同的還原劑,其“溫度窗口”是不同的
三、氨氮比NSR
基本可以使SN反應(yīng)達(dá)到平衡
氨氮比NsR表征的是NH3/NO,反應(yīng)物體系中氨與NO,濃度的比值,對(duì)反應(yīng)進(jìn)行的速度
程度至關(guān)重要,根據(jù)化學(xué)反應(yīng)平衡原理,反應(yīng)物濃度的升高使平衡常數(shù)升高,盡管NH
NO.
l復(fù)雜
根的耦
反應(yīng)更徹底;或者,在其他不適合還原反應(yīng)進(jìn)行的情況下,多余的氨會(huì)導(dǎo)致氧化反應(yīng)進(jìn)行得
更面底,產(chǎn)生更多的NO,根據(jù)化學(xué)動(dòng)力學(xué)的原理,反應(yīng)物的濃度越大,反應(yīng)速率越快。
在實(shí)際工程中,還原劑的用量一般根據(jù)期望達(dá)到的脫硝效率,通過(guò)設(shè)定NH4和NO,的摩
比NsB來(lái)控制。當(dāng)NsR較小時(shí),N2和NO,的反應(yīng)不完全,NO2的轉(zhuǎn)化率低;當(dāng)NSR超
定范圍時(shí),NO,的轉(zhuǎn)化率不再增加,造成還原劑N1的浪數(shù),泄漏量增大,造成二次Q
圖2-13所示是相關(guān)學(xué)者的研究成果NsR從0.5遞增到4.0對(duì)SNC且過(guò)程影響的研
究結(jié)果,步長(zhǎng)0.5,共八種模擬工況,其他參數(shù)保持不變
100
圖2-11使用不同反應(yīng)器研究不同反應(yīng)停留
圖2-12停留時(shí)間與脫確效率的關(guān)系曲線
時(shí)間下的NO濃度一溫度
→D=5mm反應(yīng)器,停留時(shí)間為43/T,0.030-0.046s
D=10.5mm反應(yīng)器,停留時(shí)間為319/7,0.22-0.34s
D=15mm反應(yīng)器,停留時(shí)間為650/7,0.46-0.69
時(shí),NO,還原水平很低,即使在最佳還原溫度1200K時(shí)NO,的最低排放濃度也有150pm
而當(dāng)NR=2.0后,在最佳還原溫度1200K時(shí)NO,的排放濃度只有40pm左右,且No,的
放濃度基本不再隨著NSR的升高而變化。因此,實(shí)際工程中還原劑NH3/NO2的摩爾比應(yīng)控
制在1.0-2.0的范圍內(nèi)比較合適
1實(shí)驗(yàn)結(jié)果能夠清楚地體現(xiàn)化學(xué)平衡的原理。由圖2-13可以看出,隨若氨氮比的升高
NO濃度降低。氨氮比從0.5上升到1.0時(shí),NO2濃度下降很多;但當(dāng)氨氮比繼續(xù)增加至2.0
以上時(shí),NO濃度下降不多。這是因?yàn)榘痹诟邷叵碌姆磻?yīng)有氧化和還原兩個(gè)方向,氨氮比超
過(guò)1.0以后,氨的選擇性就會(huì)下降
由圖2-13還可以看出,低溫段的NO,濃度變化曲線相互重合,溫度達(dá)到850-90℃
時(shí),不同的NsR的作用才逐步顯示出來(lái)。低溫下,反應(yīng)處于動(dòng)力限制階段,停留時(shí)間短
不足以使反應(yīng)進(jìn)行到很深的程度,增加的氨并不能有效地將NO還原,只有在溫度提高以
后,才能收到效果。這表明氨氮比NSR的提高對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響還是有限的,提高氨
氮比并不能使低溫下的反應(yīng)進(jìn)行得更徹底
另外,圖2-13也反映出最佳反應(yīng)溫度T=隨若NSR的提高而有所上升。NO,還原反應(yīng)
的最佳溫度點(diǎn)是由NO,被還原生成的反應(yīng)和氨被氧化生成NO的反應(yīng)的溫度曲線共同確定
的。最佳反應(yīng)溫度T隨著NsR的升高而上升表明了氨氮比NsR的升高使氧化和還原兩個(gè)
反應(yīng)在更高的溫度下達(dá)到平衡。超過(guò)這個(gè)平衡的溫度,氧化反應(yīng)的速度將會(huì)超過(guò)還原反應(yīng)
NO,濃度將會(huì)上升。
燃煤電站SNCR脫硝工程設(shè)計(jì)中,根據(jù)業(yè)主脫硝效率的要求,NSR與脫硝效率的關(guān)系可
參考圖2-14選取。
圖2-13NO排放量隨NsR的變化
圖2
硝效率的關(guān)系
四、入口NO2濃度對(duì)SNCR的影響
有研究表明,SNCR過(guò)程中,隨著初始NO濃度的下降,脫硝效率下降。存在一個(gè)NO
的下限臨界濃度[NO,NO的初始濃度如果小于這個(gè)臨界值,就不能通過(guò)增加反應(yīng)時(shí)間、
增大氮還原劑的量來(lái)進(jìn)一步降低NO,否則會(huì)增加二次污染物的濃度。研究還發(fā)現(xiàn)這個(gè)臨界
年不能進(jìn)步地促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行。02-0.34,的反
圖2-12所示的停留時(shí)間與脫硝效率的關(guān)系臨線可供工程設(shè)計(jì)參考,從圖中也可請(qǐng)楚看
采用不同的還原劑,其“溫度窗口”是不同的
三、氨氮比NSR
基本可以使SN反應(yīng)達(dá)到平衡
氨氮比NsR表征的是NH3/NO,反應(yīng)物體系中氨與NO,濃度的比值,對(duì)反應(yīng)進(jìn)行的速度
程度至關(guān)重要,根據(jù)化學(xué)反應(yīng)平衡原理,反應(yīng)物濃度的升高使平衡常數(shù)升高,盡管NH
NO.
l復(fù)雜
根的耦
反應(yīng)更徹底;或者,在其他不適合還原反應(yīng)進(jìn)行的情況下,多余的氨會(huì)導(dǎo)致氧化反應(yīng)進(jìn)行得
更面底,產(chǎn)生更多的NO,根據(jù)化學(xué)動(dòng)力學(xué)的原理,反應(yīng)物的濃度越大,反應(yīng)速率越快。
在實(shí)際工程中,還原劑的用量一般根據(jù)期望達(dá)到的脫硝效率,通過(guò)設(shè)定NH4和NO,的摩
比NsB來(lái)控制。當(dāng)NsR較小時(shí),N2和NO,的反應(yīng)不完全,NO2的轉(zhuǎn)化率低;當(dāng)NSR超
定范圍時(shí),NO,的轉(zhuǎn)化率不再增加,造成還原劑N1的浪數(shù),泄漏量增大,造成二次Q
圖2-13所示是相關(guān)學(xué)者的研究成果NsR從0.5遞增到4.0對(duì)SNC且過(guò)程影響的研
究結(jié)果,步長(zhǎng)0.5,共八種模擬工況,其他參數(shù)保持不變
100
圖2-11使用不同反應(yīng)器研究不同反應(yīng)停留
圖2-12停留時(shí)間與脫確效率的關(guān)系曲線
時(shí)間下的NO濃度一溫度
→D=5mm反應(yīng)器,停留時(shí)間為43/T,0.030-0.046s
D=10.5mm反應(yīng)器,停留時(shí)間為319/7,0.22-0.34s
D=15mm反應(yīng)器,停留時(shí)間為650/7,0.46-0.69
值隨看溫度的上升而上升，溫度超過(guò)1100℃時(shí)，[NO]劇烈升高。對(duì)臨界初始濃度[NO]
的討論對(duì)實(shí)際技術(shù)應(yīng)用的意義只在于指明了在高溫下NO濃度的下降受到一個(gè)動(dòng)力學(xué)平衡的
限制。
在實(shí)際工程應(yīng)用中，通過(guò)SNCR反應(yīng)器的NO，濃度一般并不是定值，而是隨著燃料量、
鍋?zhàn)o(hù)運(yùn)行參數(shù)變化面出現(xiàn)波動(dòng)。如表2-2所示的工況，保持其他參數(shù)不變，改變?nèi)丝贜O
濃度，研究其對(duì)SNCR過(guò)程的影響。
圖2-l5所示為入口NO濃度增加時(shí)出口NO濃度的變化。由圖2-15可見(jiàn)，入口NO
濃度增加，則出口NO濃度也增加。所有工況下NO濃度都是在1100-1150K出現(xiàn)突變，說(shuō)
明人口NO濃度對(duì)反應(yīng)溫度窗口的影響不大。工況3和工況4由于NSR不足1，NO過(guò)量，
因此大量NO從出口排出。因此，當(dāng)入口NO濃度增加時(shí)，需要相應(yīng)地增加NH3的噴入量，
以保證NO的還原效果。
圖2-16所示為人口NO濃度增加時(shí)出口NH，逃逸量的變化。由圖2-l6可知，在所有
工況下，當(dāng)溫度小于1100K時(shí)，NH，泄漏量都在1060ppm左右。說(shuō)明即使入口NO濃度增
加，在低于溫度窗口下限的溫度下NH，仍然基本不參加反應(yīng)。當(dāng)溫度在1100-1300K范圍
內(nèi)時(shí)，工況1由于入口NO濃度較小，NH，過(guò)量，因此NH3泄漏量比較大；工況3和工況4
的入口NO依度過(guò)大，NH3量不足，因此NH3泄漏量比較小。當(dāng)溫度高于1300K后，即使
NO量不足，NH，也在高溫下被氧氣氧化了。因此各工況下的NH，均很少泄漏。
圖2-17是SNCR技術(shù)脫硝效率與NO，初始濃度的關(guān)系曲線，它表明對(duì)于較低的入口
NO.濃度，所需的最佳反應(yīng)溫度也較低，因而NO，還原百分?jǐn)?shù)也較低。
五、反應(yīng)劑和煙氣混合程度
由于級(jí)《尿素）在高溫護(hù)內(nèi)生存時(shí)間短，氮與煙氣的混合必須迅速，否則噴入護(hù)內(nèi)的
限制。
在實(shí)際工程應(yīng)用中，通過(guò)SNCR反應(yīng)器的NO，濃度一般并不是定值，而是隨著燃料量、
鍋?zhàn)o(hù)運(yùn)行參數(shù)變化面出現(xiàn)波動(dòng)。如表2-2所示的工況，保持其他參數(shù)不變，改變?nèi)丝贜O
濃度，研究其對(duì)SNCR過(guò)程的影響。
圖2-l5所示為入口NO濃度增加時(shí)出口NO濃度的變化。由圖2-15可見(jiàn)，入口NO
濃度增加，則出口NO濃度也增加。所有工況下NO濃度都是在1100-1150K出現(xiàn)突變，說(shuō)
明人口NO濃度對(duì)反應(yīng)溫度窗口的影響不大。工況3和工況4由于NSR不足1，NO過(guò)量，
因此大量NO從出口排出。因此，當(dāng)入口NO濃度增加時(shí)，需要相應(yīng)地增加NH3的噴入量，
以保證NO的還原效果。
圖2-16所示為人口NO濃度增加時(shí)出口NH，逃逸量的變化。由圖2-l6可知，在所有
工況下，當(dāng)溫度小于1100K時(shí)，NH，泄漏量都在1060ppm左右。說(shuō)明即使入口NO濃度增
加，在低于溫度窗口下限的溫度下NH，仍然基本不參加反應(yīng)。當(dāng)溫度在1100-1300K范圍
內(nèi)時(shí)，工況1由于入口NO濃度較小，NH，過(guò)量，因此NH3泄漏量比較大；工況3和工況4
的入口NO依度過(guò)大，NH3量不足，因此NH3泄漏量比較小。當(dāng)溫度高于1300K后，即使
NO量不足，NH，也在高溫下被氧氣氧化了。因此各工況下的NH，均很少泄漏。
圖2-17是SNCR技術(shù)脫硝效率與NO，初始濃度的關(guān)系曲線，它表明對(duì)于較低的入口
NO.濃度，所需的最佳反應(yīng)溫度也較低，因而NO，還原百分?jǐn)?shù)也較低。
五、反應(yīng)劑和煙氣混合程度
由于級(jí)《尿素）在高溫護(hù)內(nèi)生存時(shí)間短，氮與煙氣的混合必須迅速，否則噴入護(hù)內(nèi)的
