选择性非催化脱硝反应非等温过程的实验研究

3.2氧气含量的影响

为获得氧气含量对非等温SNCR实验中脱硝过程的影响，实验在基准工况条件下改变初始烟气中氧气的浓度，还原剂稀释后的氧气浓度分别为2.5%、4.8%、7.1%与9.4%。在不同初始反应温度下氧气含量对脱硝效率的影响如图5所示。

不同氧气含量下的脱硝效率曲线大约在1250K前后呈现相反的规律(本文称这一温度为转捩温度)，低于1250K时，氧气浓度的升高促进脱硝过程的进行，提高脱硝效率；而温度高于1250K时则相反，高氧气含量会妨碍脱硝进程。

在不同温度区间，氧气含量的增加对脱硝效率的影响原因[8]是，在温度相对较低的区域，SNCR反应主要进行反应(4)，反应(5)和反应(6)，O2的增加可以促进SNCR反应的进行，使得脱硝效率降低；在温度相对较高的区域，NH3的氧化，反应(7)开始占主导地位，O2的增加可以促进反应(7)的进行，进而生成了NO，导致整个过程脱硝效率下降。

从最大脱硝效率上看，在1273~1323K之间，最大脱硝效率随着氧气含量的降低而持续升高，分别为69.5%、71.3%、78.6%与85.4%。

氧气浓度从9.4%降低至2.5%时最大脱硝效率升高了15.9%，达到了85%的水平，这说明在三维非等温反应过程中氧气含量是影响SNCR的重要因素。在不考虑混合因素的影响时，在适宜的温度下将还原剂与烟气混合，在一定程度上氧气含量控制得越低，所能得到的脱硝效率越高。

根据图中实验数据点及拟合曲线，实验中氧气含量的变化对最大脱硝效率对应的温度并没有影响，仍然在1273~1323K之间。

氧气含量对氨消耗率的影响如图6所示。实验温度条件下，氧气含量的增加使氨消耗率明显增加，并使其完全消耗时对应的温度向低温方向移动；氧气含量为2.5%时，1323K时的氨消耗率为93.0%，而氧气含量为9.4%时，相同温度下的氨消耗率已经达到98%以上。

这说明如果在脱硝过程结束后测得氨的逃逸稍高时，可以适当增加脱硝过程的氧气含量，代价是脱硝效率的降低。

图7所示为氧气含量改变对于N2O浓度的影响。在温度低于1330K时氧气含量增加会促进N2O浓度的增加，而高于1330K时影响规律相反。作为脱硝过程副产物的N2O其转捩温度与脱硝效率的转捩温度并不重合，而是向高温方向移动了约100K。

3.3还原剂与烟气流速比的影响

实验中通过改变还原剂的射流速度，从而改变两股气流间的流速比，流速比越高混合越强烈。流速比变化对脱硝效率的影响如图8所示。

图中初始反应温度在低于1250K时增加还原剂与烟气的流速比不利于脱硝过程的进行，会降低脱硝效率；而高于这一温度后，增加流速比却能够促进脱硝进程，得到较高的脱硝效率。

尽管在流速比高于3.0时，提高还原剂流速时会使总气流体积增加，从而对反应区内的组分浓度有着一定的稀释作用，而降低流速比会有相反的作用导致氧气含量升高，但在实验中流速比1.0增加到5.0时，氧气含量与基准工况即流速比为3.0时相比变化在0.6%以内，即实验中氧气浓度变化范围为7.1±0.6%。

基于上文对氧气含量影响结果的讨论，如此的氧气浓度变化显然不足以造成如图中所示的脱硝效率的变化幅度，因此变化的主要原因是混合条件的改变。

对于SNCR反应过程，在温度窗口的低温与高温部分，温度与混合分别是SNCR反应过程的最大影响因素，分别被称为动力控制区与混合控制区。

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