选择性非催化脱硝反应非等温过程的实验研究

在均流格栅与还原剂喷口之间为烟气与还原剂的预热段，喷口下游为反应段，设计总长305mm，反应后的烟气部分被取样枪抽走，剩下的部分排空。加热和温控部分由管式炉及PID控制器、固态继电器和热电偶组成，管式炉功率6kWe，温度控制精度为±0.25%量程。

温度监测部分主要是由热电偶、采集板及数据记录显示软件组成。热电偶选用标准铂铑−铂(PtRh10-Pt)热电偶，测温范围273~2073K，精度在±0.5%示数以内，布置位置如图所示，分别实时测量反应段进口烟气温度及出口温度，不同工况时反应器中心及壁面温度在反应前标定，标定时气流采用氮气，流量与对应工况流量相同。

供气部分由气瓶及流量剂组成，模拟烟气及还原剂气流由标气及纯气按一定比例混合而成，氮气、氨气、二氧化硫分别采用纯度为99.999%的高纯气，氧气纯度为99.99%，NO采用以N2为载气、含量为10%的标气。

各气体组分的流量控制采用质量流量计与金属转子流量计，其中质量流量控制器的准确度±2%F.S，重复精度±0.2%F.S，线性±(0.5~2)%F.S，转子流量计精度为±2.5%。

实验中对于烟气成分的分析采用GASMETFTIRDx4000便携式气体分析仪与MSIcompact烟气分析仪搭配使用。GASMET气体分析仪最低可测量气体体积浓度为0.2×10-6~2×10-6，测量准确度为2%测量值，测量精度为0.01%测量值。

MSI烟气分析仪用于测量烟气中的氧气含量，其测氧量程为0~25%，分辨率为0.1%量程，精确度为0.3%量程。实验中取样枪烟气通道内径4mm，反应后的烟气部分被取样枪抽走，剩下的部分从出口排空。

为了获得在还原剂送入时各反应段内的温度分布，在实验中对反应器内的中心温度与壁面温度进行了测量，测量时的气体流量保持与相应温度下工况的流量相同。

温度分布如图2所示，图中横坐标是测量点与还原剂喷口之间沿轴向上的距离，即烟气进入反应段的长度。对于不同初始烟气温度时的工况，在轴向上，随着测量点远离还原剂喷口，烟气温度逐渐下降，在100mm内还稍显平缓，在之后温度的衰减有增加的趋势，在200mm左右所有测量点的温度都低于1000K，即低于SNCR反应的温度窗口，所以反应区轴向长度为200mm。

对于不同初始烟气温度时的工况，在测量点距离还原剂喷口位置为0~75mm时，反应器壁面温度高于中心温度，在75mm处，壁面温度基本等于中心温度，在75~200mm处，反应器壁面温度低于中心温度，并且温度相差越来越大，这说明在反应器内的径向方向上温度是不相等的。这也说明了该反应器在反应段内三维方向上存在温度梯度。

2参数定义与工况设置

2.1参数定义

2.1.1脱硝效率与一氧化氮脱除率

在本文中，我们定义NOx指NO与NO2；脱硝效率的计算公式为：

本文其他气体的消耗率的计算也是仿照上述公式进行的。

2.1.2停留时间

实验中总停留时间根据总的气体流量与反应恒温区长度的关系来计算获得，即反应器体积/气体流量。由于温度变化会使气体在当地温度下的体积发生变化，因此总停留时间并不是一个定值，而是一个与温度有关的函数，所以再根据理想气体状态方程经计算总停留时间的关系式为：

2.2工况设置

因为工程实际中SO2是煤燃烧后烟气中的主要污染物之一，所以实验中将SO2作为模拟烟气中的固定成分。由于还原剂气流的流量相对烟气量较小，所以通过调节两股气流的流速来达到改变混合程度的目的。

还原剂的四个喷口沿着反应器内壁的周向均匀布置，实验中还原剂以较高的速度射入烟气中，使反应物之间发生强烈的湍动混合，保证了化学反应在较好的混合条件下进行。

实验工况如表1所示，本实验中初始烟气温度的选择范围从1173K起始，温度上限为1373K，温度间隔为50K。实验中通过控制烟气与还原剂的预热温度来实现调节反应温度的目的。

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