煤粉再燃反应条件对NH3非催化还原NOx过程影响的实验研究

论文摘要

煤粉燃烧产生的氮氧化物(NOx)是大气污染的主要污染物之一。我国已经对各种脱硝技术展开广泛研究,其中再燃与选择性非催化还原技术(SNCR)相结合的先进再燃脱硝技术显示出成本较低、脱硝效率高的优势,可以成为适合我国国情的可选脱硝技术之一。本文首先说明了课题研究的背景及现状,介绍了NOx排放控制技术,并详细地阐述了再燃、SNCR和先进再燃还原NOx的原理和机理。在此基础之上,通过学习国内外学者对先进再燃还原NOx的研究方法,本文建成了一个能够较好地模拟煤粉先进再燃过程的试验系统。它主要包括两段式反应器、气体供给系统、给粉系统、预热系统、温度控制系统、取样分析系统、冷却系统和排污系统。并且详细地介绍了每个子系统的设计与工作原理。结合本论文的研究内容,在这个热功率为16kW,耦合了煤粉再燃和SNCR过程的沉降炉上进行了再燃、SNCR和先进再燃脱硝特性的研究,主要包括再燃煤粉份额对再燃脱除NOx过程影响的试验研究、再燃煤粉份额对先进再燃脱除NOx过程影响的试验研究和氨氮摩尔比对SNCR脱除NOx过程影响的试验研究。根据试验结果可知,得出以下结论:在再燃系统中,当再燃区温度、再燃区停留时间和再燃煤粉量一定时,NO脱除率随再燃煤粉份额的增加而降低;在SNCR系统中,当SNCR反应温度、停留时间和氨氮摩尔比一定时,NO脱除率随氨氮摩尔比增加而增加;在先进再燃系统中,当再燃区温度、SNCR反应温度、氨氮摩尔比、反应区停留时间和再燃煤粉量一定时,NO脱除率随再燃煤粉份额的增加而增加;相对于再燃和SNCR,先进再燃脱除率最高,对NO的还原率可达到80%以上。从先进再燃试验的试验结果可知,先进再燃系统中再燃和SNCR对NO的还原是相互影响的,不是简单的叠加。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 我国氮氧化物污染排放状况
• 1.1.2 氮氧化物污染及危害
• 1.1.3 氮氧化物的排放控制政策
• 1.1.4 控制氮氧化物排放的研究意义
• 1.2 氮氧化物控制技术综述
• 1.3 先进再燃技术研究综述
• 1.3.1 先进再燃原理及机理
• 1.3.2 先进再燃技术的实验研究
• 1.4 本课题研究内容
• 1.5 本章小结
• 第2章 煤粉先进再燃还原NOx的试验系统
• 2.1 引言
• 2.2 试验系统概况
• 2.2.1 试验系统的设计目的
• 2.2.2 试验系统的设计特征
• 2.2.3 试验系统主要设计参数
• 2.3 试验系统主体结构设计
• 2.3.1 气体供给系统的设计
• 2.3.2 给粉系统的设计
• 2.3.3 预热系统的设计
• 2.3.4 两段式反应器的设计
• 2.3.5 温度测量及控制系统
• 2.3.6 取样分析系统的设计
• 2.3.7 水冷系统的设计
• 2.3.8 排污系统的设计
• 2.4 转子流量计修正
• 2.5 螺旋给粉机的标定
• 2.6 试验台调试
• 2.6.1 系统气密性调试
• 2.6.2 炉膛升温性能测试
• 2.6.3 燃烧器点火性能测试
• 2.6.4 反应器温度场标定
• 2.6.5 安全性调试
• 2.7 本章小结
• 第3章 煤粉先进再燃的试验研究
• 3.1 引言
• 3.2 试验分析方法
• 3.2.1 制备煤样方法
• 3.2.2 煤粉先进再燃试验方法
• 3.3 试验工况
• 3.4 试验结果及分析
• 3.4.1 煤粉再燃比对再燃还原NO的影响
• 3.4.2 NH3/NO摩尔比对SNCR还原NO的影响
• 3.4.3 先进再燃对NO的还原效率
• 3.5 研究工作展望
• 3.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢