摘要: 选择性非催化还原（SNCR）脱硝方法是目前工业上应用比较多的控制氮氧化物的技术。在燃烧后低NOx脱除技术中该方法无论是在现有的锅炉上改造，还是在新的机组上安装都具有造价低，工期短等优点。很多研究者在小型试验装置上进行SNCR过程的机理性试验研... 展开 选择性非催化还原（SNCR）脱硝方法是目前工业上应用比较多的控制氮氧化物的技术。在燃烧后低NOx脱除技术中该方法无论是在现有的锅炉上改造，还是在新的机组上安装都具有造价低，工期短等优点。很多研究者在小型试验装置上进行SNCR过程的机理性试验研究，考察如温度、氨氮摩尔比、混合、还原剂中加入附加组分等因素对SNCR过程的影响，或通过理想反应器模型对SNCR过程进行化学反应动力学研究。 考虑到机理性试验和理论研究与实际电站锅炉的烟气成分、流动状态以及混合方式上都有很大不同，因而在中试规模的试验台CRF（Combustion Research Facility）上进行真实烟气条件下SNCR脱硝试验研究有重要意义。通过使用抽气热电偶和水冷取样枪测量CRF炉内真实的烟气温度和烟气组分分布，为SNCR脱硝试验研究提供入口边界条件。通过试验研究了停留时间、温度、氨氮摩尔比、NO初始浓度、还原剂溶液浓度和不同还原剂等因素对该过程的影响。试验结果表明：随着n(NH3)/n(NO)摩尔比的增加，NO的还原率逐渐提高；NO初始浓度的增加和停留时间的加长都有利于NO的脱除；对于尿素、氨水、碳酸氨等还原剂，氨氮摩尔比为1～2.5，脱硝效率分别为65%～89%、62%～86%、45%～84%。对于碳酸氢铵，氨氮摩尔比0.8～1.5，脱硝效率为46%～73%。对于氨气，氨氮摩尔比1～3.2，脱硝效率为59%～94%。不同还原剂的温度窗口不同，适宜尿素进行SNCR过程的反应温度最高，氨水最低。 采用化学滴定的方法测量尾部烟气中漏失NH3含量，研究了多种因素对于SNCR过程漏失氨含量的影响。试验结果表明：温度越高，漏失NH3含量越低；随氨氮摩尔比的增加，漏失NH3不断增加；还原剂质量浓度减小，漏失NH3含量降低；NO初始浓度越高，漏失NH3浓度越高；停留时间越长，漏失NH3浓度越低。不同还原剂漏失NH3浓度不同，尿素、碳酸氨、氨水3种还原剂中，尿素的漏失NH3浓度最高，氨水和氨气的漏失NH3浓度最低。由于漏失NH3对锅炉尾部设备危害较大，研究表明多种参数对于脱硝效率和漏失NH3含量的影响趋势相反，因此应从脱硝效率与漏失NH3两方面综合考虑各设计参数的影响。 通过使用激光多普勒动态粒子分析仪，对SNCR中试试验所使用喷嘴雾化特性进行测量。获得了距喷嘴不同距离截面的粒子的粒径和速度分布，结合中试试验数据发现，当气液比达到一定值以后粒子粒径的减小幅度变小，而粒子速度也增加到足够穿透烟气，从而使脱硝率趋于饱和。通过PDA试验研究和雾化特性对SNCR脱硝过程的影响分析，为SNCR脱硝过程喷雾设备的设计与选型提供依据，并为SNCR脱硝过程模拟提供雾化参数。 通过数值模拟的手段研究CRF炉内燃烧过程中的温度场和NO分布，为进一步研究SNCR脱硝过程提供入口边界条件。在燃烧模拟的基础上，考虑雾化、蒸发、湍流混合和化学反应等诸多因素的耦合，模拟SNCR脱硝过程。模拟能够较好的预测CRF炉内还原剂与烟气混合并发生反应的过程，并与中试试验结果吻合较好。 在前人研究NH3、NO、O2系统中各个组分相互作用的基础上，研究了NH3、NO、O2、CO、H2O系统。着重研究了SNCR脱硝过程对于CO排放的影响，及H2O在该体系中的作用，研究了该体系的主要反应路线，并与中试试验结果相对照。 收起