选择性非催化脱硝反应非等温过程的实验研究

实验中流速比影响规律的逆转正说明在这一转捩温度1250K左右脱硝反应正处于从动力控制区向混合控制区的过渡阶段。温度低于1250K时混合过程对反应的影响较弱，然而由于流速比的提高还原剂以更快的速度送入烟气中，缩短了其在高温区域的停留时间，从而导致脱硝效率有所下降，因此随着流速比的增加脱硝效率逐渐下降；

当温度高于1250K时，脱硝过程进入混合控制区，混合的影响占主导地位，此时流速比的增加改善了还原剂与烟气的混合，从而促进了脱硝效率的提高。实验中在1250K之后，流速比从1.0提高至5.0时实验中最大脱硝效率从43.6%升高至79.2%，增幅81.7%，但随着流速比的增加脱硝效率的增幅却在逐渐减小。

还原剂与烟气流速比变化对氨消耗率的影响如图9所示。由图中可见，流速比越高氨的消耗率越低，可见在混合程度增强时还原剂氨用于将NOx还原为氮气的量有增加，即利用率提高，同时还原剂送入速度的增加会降低还原剂在高温区域的停留时间，有更多的氨流入下游温度较低的区域，导致反应后测量得到的氨逸量增加。

因此在利用高流速比获得高脱硝效率时，付出的代价是较高的氨逃逸量。而当初始反应温度高于1323K后氨逃逸基本为0，所以要想解决高流速比带来的氨逃逸问题，则需要提高初始反应温度，即将还原剂在高于1323K的区域送入炉膛中。

N2O浓度随还原剂与烟气流速比的变化如图10所示。图中在温度低于1250K时，流速比的提高会降低N2O的浓度水平；

而高于这一温度后流速比的增加会促进N2O产生。这与流速比对脱硝的影响原因相同，由于N2O是脱硝反应的副产物，在低于1250K时流速比的增加导致脱硝效率降低，同时副产物N2O的产量也随之下降；高于1250K后混合过程的强化使脱硝效率得到提高，同时也导致副产物N2O浓度上升。

4结论

本文进行了三维非等温SNCR实验，研究了初始反应温度、氧气含量以及还原剂与烟气流速比对脱硝过程的影响，并阐述了温度的非均匀分布及不完全混合过程对SNCR反应过程中组分浓度及主要因素作用规律的影响。主要结论如下：

反应温度从1173K提高至1273K时，脱硝效率升高，在1273~1323K范围内，脱硝效率能达到70%以上，在该温度区间内存在一个最大脱硝效率点，同时在这一温度区间NO2与N2O的浓度也达到最大值，当反应温度高于1323K时，脱硝效率逐渐降低；NH3消耗率随温度升高迅速增加，在1323K时基本完全消耗；

在低于1250K时氧气含量的增加有效地提高了脱硝效率，而高于1250K时导致脱硝效率降低，氧气浓度为2.5%时最大脱硝效率达到85.4%；同时氧气含量的增加使得氨的消耗速率加快，完全消耗温度向低温移动；在低于1330K时氧气含量的增加使N2O浓度上升，在1330K后却抑制其生成。

在温度低于1250K时反应处于动力控制区，还原剂与烟气流速比的增加使脱硝效率降低，而高于1250K时反应处于混合控制区，流速比的增加促进脱硝效率的升高，流速比为5.0时最大脱硝效率达到79%；流速比越高氨的消耗率越低；N2O与脱硝效率的变化规律是相同的。还原剂与烟气流速比对于脱硝效率的影响与氧气含量的影响相似，增加流速比与降低氧气含量对脱硝效率在数值上的变化趋势是一致的，而且影响规律的转捩温度都在1250K左右。

参考文献略

《中国电机工程学报》作者：林育平，张晓璐，梁凌，孙志翱，钱军，赵建新，牛艳青，惠世恩

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