无电晕式阴极放电技术对SNCR脱硝性能提升的研究

发布时间：2019-05-05 16:02

【摘要】：无电晕式阴极电子发射技术根据钡钨合金材料在高温下的热电子发射原理发展而来,在工业炉窑高温(800℃～1100℃)烟气中即可产生一定量自激发电子,再加载较低的电压(6kV)可发射超出电晕放电2～3个数量级的发射电流密度。选择性非催化还原(SNCR)脱硝是一种非常适合我国燃煤锅炉的技术,具有投资费用低、运行简单的特点,但是其脱硝效率较低、NH3逃逸量较高的缺点限制了这种技术的发展。故本文拟将无电晕式阴极电子发射技术与SNCR脱硝过程相结合,将高能电子施加在SNCR脱硝混合烟气上,以期改变反应过程,增加传统SNCR脱硝效率。本文首先构建无电晕式阴极发射反应器试验台,在原有的无电晕式阴极发射反应器和流化床锅炉装置上进行了SNCR脱硝试验改造,增加了喷氨系统和在线检测系统。并对无电晕式阴极电子发射技术协同SNCR脱硝的可行性进行了分析。其次,对无电晕式发射阴极材料电发射特性进行动态与静态试验,研究各种工况下两种试验状态中发射电流密度变化情况,并进行了温度和电压对阴极发射电流密度影响关系式的推导。随着温度和电压升高,静态试验和动态试验时的发射阴极的电子特性发射特性总体趋势一致,发射电流密度均有不同幅度的上升,且均按指数函数曲线增加.动态试验时,U=12kV、T=1000℃工况下发射电流密度可达到0.995 mA/cm2。最后,进行了无电晕式阴极发射反应器内的SNCR脱硝试验,获得了工况(反应器温度T、电压U、发射电流密度J、氨氮比NSR以及烟气停留时间t)对NO转化效率的变化规律。增加电压及温度后,阴极发射材料中电子动能增加,电子打破发射壁垒的几率变大,发射电子数量及能量变大,活性粒子NH2、NH、OH、O等数量增加,加强NH3和NO反应的程度,进而提升NO转化效率并降低NH3逃逸量。当反应器电压为12kV、温度950℃、NSR1.5、停留时间1.5s,此时的脱硝效率、能耗及尾部烟道氨气量达到最优状态,NO转化效率可达70.8%,证明了无电晕式阴极电子发射协同SNCR脱硝技术的可行性和工业应用的价值。
[Abstract]:The corona-free cathode electron emission technology is developed according to the hot electron emission principle of barium-tungsten alloy materials at high temperature. A certain amount of self-excited electrons can be generated in the flue gas of industrial furnace and kiln at high temperature (800 鈩，

本文编号：2469709