不同燃烧气氛条件下SCR烟气脱硝性能实验研究

2. 1实验室活性测试平台

实验在SCR催化剂活性测试平台上进行，测试平台示意图参见文献图30该实验装置由配气系统、给水系统、混合器、加热系统、催化剂反应器和烟气分析仪组成。实验气体CO2,N2,NO,O2,H2O、和NH3，其中CO2为富氧气氛下的载体(空气下N2为载体),H2O由给水系统的微量水泵抽入汽化器进行汽化，其余气体均由配气系统完成，通过气瓶压力与流量的控制，调节模拟烟气的成分含量。混合器的作用是除NH3外的气体进行充分混合，混合后的气体通入预热器加热至一定温度，NH3在加热电炉前加入，与混合气体一起进入反应器，反应器为长1500 mm，截面52 mm x 52 mm方形的钢制套筒，竖直置于电炉中，实验前将已制好的试样块放置于反应器中心。电炉由4段加热组成，使实验气体加热至要求温度，并保持反应器温度均匀。反应气体在催化剂中发生反应，催化剂的温度由伸入催化剂中心E型热电偶进行测量，并将测出催化剂的温度显示在台架仪表上。通过调节电炉温度使反应器内催化剂层温度达到设定值。反应后的烟气进行降温干燥处理，再通过NGA2000烟气分析仪进行烟气分析。

2. 2烟气成分模拟

模拟燃烧气氛下的烟气成分作为实验气体，淮南烟煤煤质分析参见文献表1。在过量空气系数α为1.1时，经计算得到富氧和空气燃烧条件下的烟气成分参见文献表2。可以看出，富氧燃烧生成的烟气量明显比空气气氛下少0.561 m3/kg。脱硝入口NOx参考典型富氧燃烧锅炉脱硝入口烟气参数，由于NOx中主要是NO，因此脱硝入口NO的质量浓度取300 mg/m3，同时为研究方便，空气气氛下NO也均取300mg/m3。由于受活性测试平台配气系统的限制，模拟富氧燃烧气氛下烟气成分时，实验气体包括CO2,NO,NH3,O2和H2O，而空气气氛下则为N2,NO,NH3, O2和H2O，实验设计表观速度为20 m/s，则气体总流量为49. 99 L/min 。

2. 3实验工况及方法

通过模拟富氧和O2/CO2条件下烟气成分，研究了氨氮比、温度、入口NO的质量浓度CNO,i，表观速度、烟气中H2O和O2对脱硝效率的影响。并与空气气氛进行对比，具体的实验工况如表1所示。

实验时先通CO2(空气下为N2)设置加热器的升温速率为10℃/min升至设定温度，待温度保持稳定，通入NO气体，待NO的的质量浓度稳定后，记录NO的质量浓度为初始NO的质量浓CNO,i再通入实验气体NH3, O2以及H2O进行反应，待反应后的NO的质量浓度趋于稳定后，记录NO的质量浓度CNO，由式(2)计算出脱硝效率。

表1脱硝性能实验工况

为了保证实验数据的可靠性和准确性，在实验数据稳定30 min后记录数据。

3脱硝效率分析

3. 1氨氮比、温度、CNO,i、表观速度

图1为3种气氛下氨氮比、反应温度、入口NO质量浓度CNO和表观速度对SCR烟气脱硝效率的影响。

由图1(a)可知，氨氮比和SCR烟气脱硝效率均呈正相关。这是因为氨氮比增加时相当于氨的质量浓度增加，根据反应速率方程:r=kAaBb了，氨的质量浓度增加将导致反应速率增加，在表观速度不变情况下，反应更彻底，脱硝效率就越高。

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