专家浅议水泥生产的脱硝问题

1.1实验装置

实验所用的各种气体采用动态配置。载气为高纯氮（99.999%），天然气为再燃燃料，天然气以甲烷/乙烷（10:1）配置。

来自高压混合气瓶的天然气（天然气3%，N297%），NO（NO1.5%，N298.5%），NH3（NH31.5%，N298.5%），O2（99.999%）分别经减压器、流量计后进入气体混合器，最后进入石英管的反应器中。

石英管水平放置在高温加热炉内，加热炉的有效加热长度为19cm，石英管内径为Ø1.1cm。加热炉温度由热电偶和温度控制系统控制。液态水通过恒流泵精确计量后进入预热器，再喷入反应区。整个系统的压力保持在1atm。

尾气经过降温、过滤、干燥后由气袋收集。烟气由KM900烟气分析仪测试（精度为1ppm）。反应前的烟气成分测试在气体混合器之后，水蒸汽加入之前，反应后的烟气成分测试在烟气经过冷凝、过滤、干燥后测试。可以忽略由于水蒸汽的稀释作用对烟气浓度产生影响。实验系统如图所示。

1.2实验结果

实验中各种混合气的总流量（不包括水蒸汽）为1600NmL/min，NO的初始浓度为680ppm，NH3/NO体积比例（1:1）在整个实验中保持不变，天然气与NO的体积比例不变，以CH4/NO计算为4/1。

温度选择3组作为考察对象，分别为1000℃、1075℃和1150℃，在同一个温度条件下，其它参数保持不变。

过量氧系数选择为另外一个考察对象，分别为0.56、0.71和0.99，在同一个过量氧系数条件下，其它参数保持不变。过量氧系数φ在这里定义为：实际供氧量除以天然气完全反应所需的化学当量氧气量。

水蒸汽的浓度为一个变量，其在烟气中体积浓度从0%变化到15%。在过量氧系数为0.99时，水蒸汽含量及其温度对脱硝效率的影响如图所示。

由图21-11可以看出，在反应温度条件下，随着烟气中水蒸汽含量的增加，脱硝效率先增加、然后减少，大约在水蒸汽体积含量为5%时，其脱硝效率达到最大，但过量的水蒸汽存在对脱硝效率的增加意义不大。

当烟气中水蒸汽含量由0%增加到5%时，在1000℃条件下，脱硝效率由41%增加到74%，增加了33%；在1075℃条件下，脱硝效率由62%增加到80%，增加了18%；在1150℃条件下，脱硝效率由65%增加到80%，增加了15%。

由此可见，水蒸汽的存在对再燃脱硝效率的提高是比较显著的，水蒸汽对再燃脱硝效率的提高幅度，在低温时高于高温时。

在过量氧系数为0.99时，水蒸汽含量及其温度对再燃区后的CO浓度的影响如图21-12所示。

在过量氧系数为0.99时，水蒸汽含量及其温度对再燃区后的CO浓度的影响如图所示。

从图可以看出，在反应的温度条件下，随着烟气中水蒸汽含量的增加，再燃区中CO浓度先减少，然后再增加。水蒸汽体积浓度大约在5%时，再燃区的CO浓度达到最小，但过量的水蒸汽，会使再燃区CO排放浓度大大增加。

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