SCR脱硝增效剂提效机理与实验研究

发布时间：2020-06-09 01:37

【摘要】：现有SCR脱硝系统是目前燃煤电厂应用最为广泛、技术发展较为成熟可靠的烟气净化技术,但是随着环保指标的进一步提高、低负荷脱硝的需要、高浓度NO_x的高效脱除等原因对现有SCR脱硝系统的要求更为严苛,通过对快速SCR反应和常用氧化剂前置氧化NO的研究现状分析,本文将快速SCR反应和标准SCR反应的脱硝特性进行对比实验研究,选择最为合适的氧化剂作为实现快速SCR反应的脱硝增效剂,利用脱硝增效剂前置氧化烟气中部分NO实现快速SCR反应,提高现有SCR脱硝系统的反应速率和脱硝效率。快速SCR反应和标准SCR反应的特性对比研究中发现,快速SCR反应能适应更宽的温度窗口而保持较高的效率,快速SCR反应所体现的温度特性能更好的适应低负荷或者全负荷脱硝的要求;快速SCR反应较高的反应速率能处理具有高空间速度的烟气,避免因增加催化剂层数而附加的烟气阻力,利于减少SCR系统的整体初投资和运行成本;410~820 mg/m~3范围内的NO_x质量浓度变化对快速SCR反应的脱硝效率影响不大,快速SCR反应在处理高浓度NO_x烟气时更具优势,能更好的适应脱硝反应器入口的浓度的变化,同时对实现W型火焰锅炉等高浓度NO_x烟气的超低排放具有重要的理论意义和应用价值。综合比较分析常用氧化剂的物理化学性质、氧化性能、经济性、安全性和环保性,选择H_2O_2作为实现快速SCR反应的脱硝增效剂。Chemkin软件模拟分析脱硝增效剂H_2O_2的氧化机理和性能,结合氧化实验研究表明,随着温度的升高,H_2O_2的分解速率和氧化速率明显加快,其中·OH(羟基自由基)是高效氧化NO的主导因素,在H_2O_2不过量的情况下,NO氧化的主要产物为NO_2,随着H_2O_2与NO体积浓度比增加,氧化产物NO_2的生成量逐渐增加,SO_2的存在对H_2O_2氧化NO过程没有影响不大。利用脱硝增效剂前置氧化NO耦合快速SCR反应实现脱硝提效过程。从H_2O_2载气流量对脱硝效率的影响实验发现,H_2O_2载气流量在0~0.2 L/min范围之间,脱硝效率随着H_2O_2载气流量增加而增加,提升幅度高达10%。在H_2O_2载气流量0.2 L/min附近取得了最佳的氧化效果,达到了快速SCR反应的所需NO/NO_2比例条件。温度对脱硝效率的影响规律表明,H_2O_2载气流量在0.2 L/min时,随着温度从275℃升高到375℃,脱硝效率有了明显的提升;NO_x浓度对脱硝效率的影响规律分析,410~820 mg/m~3之间的NO_x质量浓度变化对快速SCR反应脱硝效率影响很小。耦合实验结果与之前研究快速SCR反应和标准SCR反应脱硝特性的对比分析相吻合。通过快速SCR反应和标准SCR反应两种反应条件下的催化剂活性、体积量和寿命计算,快速SCR反应可增加烟气净化量、减少催化剂装载量和延长催化剂使用寿命,这对燃煤电厂SCR脱硝系统节省初始成本和提高运行经济性是非常可观的。
【图文】：

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【学位授予单位】：西安热工研究院有限公司
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X773

【参考文献】