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不同燃烧气氛条件下SCR烟气脱硝性能实验研究

北极星环保网来源:热能动力工程 高正阳 等2019/8/8 9:40:52我要投稿

北极星环保网讯:以淮南烟煤为例,经计算得到富氧O2/CO2以及空气燃烧条件下的烟气成分,通过模拟不同烟气成分,在实验室活性测试平台上研究了氨氮比α,温度(表征反应速率常数k)、表观速度(表征停留时间T)、入口NO初始的质量浓度CNO及烟气成分中H2O和O2对SCR催化剂脱硝性能的影响。结果表明:相同实验工况下,与空气气氛相比,富氧和O2/CO2气氛下SCR烟气脱峭效率降低了8%;不同气氛下,随氨氮比、温度的增加,脱峭效率增长,且增长速率逐渐降低;表观速度增加时,脱峭效率减小,且减小速率也逐渐减低;CNO减小时,脱峭效率仅变化了1%左右;烟气中H2O和O2也会影响脱峭性能,但均与烟气中的CO2无关。

与空气气氛燃烧条件下相比,富氧(O2/CO2)燃烧能减少NOx等污染物的排放。目前,控制NOx排放主要采用选择性催化还原(SCR)烟气脱硝技术。关于空气燃烧的SCR脱硝技术,国内外大量学者进行了深入研究。刘武标研究表明SCR脱硝存在最佳反应温度范围和最佳NH3/NOx摩尔比;高岩利用工业试验台定量研究了脱硝效率最高时所对应的最佳温度;赵晓军认为烟气中的高体积分数的CO2,H2O和氧气含量会对SCR脱硝性能产生影响;Brandin认为CO2会抑制钒钦基催化剂的脱硝活性。关于富氧燃烧条件下SCR脱硝技术,陈松涛的实验结果表明,CO2的存在会抑制催化剂的脱硝反应,且随着CO2的体积分数的增加,抑制作用越强烈,但是不会导致催化剂的失活;赵栋等人通过实验研究表明氧气、二氧化硫以及温度会对脱硝产生影响。

本文以淮南烟煤为例,经计算得到富氧(体积比:VCO2/VO2=70:30) , VO2/VCO2(体积比:VCO2/VO2=79:21)以及空气(体积比:VCO2/VO2=78:21)燃烧条件下的烟气成分,通过模拟O2/CO2烟气成分,在实验室活性测试平台上研究了氨氮比a、反应速率常数k、反应时间T、入口NO初始的质量浓度CNO以及烟气成分中H2O和O2含量对SCR催化剂脱硝性能的影响。

1 脱硝效率计算

根据有氧条件下脱硝反应原理可得:

QQ截图20190808093829.jpg

脱硝效率计算式为:

QQ截图20190808093806.jpg

为进一步研究SCR烟气脱硝性能,在实验室活性测试平台上进行了实验研究,由阿累尼乌斯定律可知,反应速率常数k与温度呈正相关关系,实验中可用温度大小来表征k的变化,而当催化剂面积一定时,烟气在催化剂反应时间T与表观速度呈倒数关系,表观速度为烟气流量与催化剂表面积之比,实验中可用表观速度的大小来表征丁的变化,由此实验过程中分别对氨氮比、温度、入口NO的质量浓度、表观速度条件下催化剂的脱硝效率进行了测试,以研究氨氮比α、反应速率常数k, NO初始的质量浓度CNO以及反应时间T对SCR烟气脱硝性能的影响。

2脱硝性能实验

实验样品取自广东旺隆电厂的新蜂窝煤状催化剂,该催化剂为钒钦基催化剂,其基本成分为TiO2,V2O5, WO3等,实验将整块催化剂切为总长为0. 2m,单孔孔径宽0. 0074m,单孔孔径高0. 0074 m的5孔x5孔的试验块,其催化剂表面积为0.150m2。

延伸阅读:

SCR烟气脱硝催化剂生产与应用现状

SCR脱硝出口的高精度氨氮同时测量方案及对喷氨优化控制的意义

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