液態(tài)添加劑對CFB鍋爐SNCR脫硝的影響

北極星環(huán)保網(wǎng)訊:循環(huán)流化床(CFB)鍋爐作為一種清潔的煤燃燒裝置，在控制污染物排放方面，尤其是控制NOx排放方面具有良好的表現(xiàn)，配合SNCR脫硝技術可以滿足舊有環(huán)保標準，但是愈加嚴格的環(huán)保標準及低負荷引起的低溫，對SNCR技術在CFB鍋爐上面的使用提出了挑戰(zhàn)。

選擇性非催化還原法(SNCR)是一種常用的脫硝技術。該種技術在較高的溫度下將還原劑加入爐膛與NOx反應并生成氮氣和水，降低出口NOx濃度。SNCR反應需要在較高溫度下進行，反應溫度約為900～1100，該反應溫度區(qū)間也被稱為SNCR的反應溫度窗口。該技術具有前期投資少、運行費用低等明顯的優(yōu)勢，但是脫硝效率較低，只有30%～60%。SNCR技術與低NOx燃燒技術的聯(lián)用或和SCR技術的聯(lián)用，在降低脫硝成本、提高脫硝效率滿足愈加嚴格的脫硝環(huán)保標準方面有一定的應用前景。

CFB鍋爐使用SNCR脫硝技術具有天然的優(yōu)勢，鍋爐運行溫度區(qū)間與SNCR脫硝反應所需要的溫度窗口重合，脫硝效率較高;鍋爐初始NOx排放濃度低，對脫硝效率要求相對較低，SNCR脫硝技術可滿足排放要求;在鍋爐合適位置加入還原劑，可以提供合適的混合條件與停留時間，提高脫硝效率。但是當鍋爐處于低負荷運行時，較低的運行溫度低于SNCR技術所需的反應溫度窗口，會造成脫硝效率快速降低，對NOx排放控制帶來挑戰(zhàn)。

添加劑在拓寬SNCR脫硝反應溫度窗口、提高低溫下脫硝效率、控制污染物排放方面有著顯著的作用。碳氫化合物類添加劑可以將反應溫度窗口向低溫方向拓展100～200，會使最佳脫硝效率降。微量Na鹽即可對SNCR脫硝起到明顯促進低作用，且僅與Na原子濃度有關，與Na鹽種類無關。

醇類物質(zhì)可將反應溫度窗口向低溫方向拓展100～150，但是會造成CO污染物排放的增加，長時間接觸對人的身體健康造成威脅。正常SNCR反應的CO濃度為0～100×10－6，但是CFB鍋爐內(nèi)存在最高為2%的CO還原性物質(zhì)區(qū)，CO作為添加劑可以將反應溫度窗口向低溫方向拓展，但是因未能完全參與脫硝反應及氧化不充分，會造成低溫下較高的CO排放。

現(xiàn)有研究多使用實驗室的小型脫硝實驗臺對催化劑的效果展開研究，實驗條件與CFB鍋爐實際工況差別較大，本文同時選取小型脫硝實驗臺與中等規(guī)模脫硝實驗臺開展添加劑對脫硝效率影響的研究，旨在通過篩選及模擬CFB鍋爐實際SNCＲ脫硝過程，獲得在實際CFB鍋爐中使用添加劑對脫硝效率的影響規(guī)律。

1、實驗裝置及方案

1.1實驗裝置

實驗裝置主要分為兩部分:小型機理脫硝實驗臺與中等規(guī)模脫硝實驗臺，分別進行液態(tài)添加劑的篩選及驗證性實驗。

小型脫硝實驗臺示意如圖1所示。通過控制氣體流量，小型脫硝實驗臺的反應停留時間控制在約1.5s，氨水/添加劑使用注射泵從石英加熱管頂部的毛細鋼管經(jīng)預熱并氣化后加入石英加熱管，在指定溫度下與模擬煙氣混合后發(fā)生脫硝反應，反應后的氣體一部分通入紅外煙氣分析儀進行分析，紅外煙氣分析儀在使用前已將不同氣體在對應濃度范圍內(nèi)進行標定，剩余氣體經(jīng)尾氣處理后排放。

中等規(guī)模脫硝實驗臺示意如圖2所示，實驗工況更貼近實際CFB鍋爐，該實驗系統(tǒng)通過煤油產(chǎn)生高溫煙氣，通過加入高純NO等氣體進行稀釋得到所需要的氣體組分體積分數(shù)，煙氣流量約為260Nm3/h，反應溫度為600～850，床料為高純電熔石英沙，用以避免床料成分對脫硫脫硝過程的影響，在流化床頂部及底部均有煙氣分析系統(tǒng)，用以測量氣體組分，計算后可得到脫硝效率。氨水及添加劑從循環(huán)流化床底部布風板處噴入，控制停留時間約為2s。

1.2實驗方案

在小型脫硝實驗臺上，選取NaCl和乙醇作為添加劑進行篩選實驗。為研究低溫下添加劑對SNCR脫硝效率的影響，因此反應溫度為650，700，750，800，850。NSＲ定義為氨氮摩爾比，實驗中NSＲ=2。添加劑加入比例α分別定義為:乙醇與氨的濃度摩爾比和反應氣氛中Na原子的濃度(10－6)。小型脫硝實驗臺的模擬煙氣成分為:O23%，CO210%，SO2250×10－6，NO200×10－6，平衡氣體為氮氣。

在中等規(guī)模脫硝實驗臺進行驗證性實驗，反應溫度為650～800，α定義不變，實際煙氣成分為:O210%，SO21500×10－6，NO200×10－6。

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