选择性非催化还原降低氮氧化物排放的实验研究(5)
1.3.1 温度
温度是影响化学反应的重要因素，氧化还原反应对温度是非常敏感的。化学反应速率会随着温度的升高而加快。SNCR反应存在温度窗口，也就是适合反应的最佳温度区间。温度过低会导致反应效率降低，不能达到很高的脱硝效率，并且会造成较高的尿素漏失，但是温度太高也会导致尿素的氧化反应剧烈，导致大量的还原剂氧化的速度大于还原的速度，从而增加NO的生成。对于不同的还原剂，适合的反应温度也是不同的。而对于本论文的尿素还原剂来说理想的温度范围是950-1150℃。
1.3.2 氨氮比（NSR）
氨氮比（ NSR ）是指反应体系中氨的摩尔数与烟气中需要脱除NOX的摩尔数之比。
Lodder等人发现，在1%的O2下，NO的脱除效率随着NSR的增大而增大，但当NSR高于2后，NO的脱除效率增大的趋势变得非常平缓，此时还检测到有剩余的NH3, NSR越大剩余NH3量越多。Wenli等在石英反应管中DENOX的实验研究发现，NSR的增加使温度较低时的脱硝率提高，拓宽了反应温度窗口，在4%O2量和0.075s的停留时间下，当NSR增加到2.5时，脱硝率可达到90%，此后再增加NSR，脱硝率趋于平缓。Sowa等通过试验与模拟研究指出，NSR从1增加到2时，脱硝率迅速增加，当NSR高于2时，脱硝率变化也趋于平缓。王智化在沉降炉上进行DENOX实验得出，在1200℃以下，当NSR从0.5变为1.5时，NO脱除效率快速上升，而后继续增大NSR,NO脱除效率基本不变。试验结果表明在混合良好的条件下，NSR比为1.5就可以获得很高的NO脱除率，继续增大NSR不能提高NO脱除率。当温度高于1200℃后，NSR为1-1.2时脱硝率最高是35%，继续增大氨水的量反而引起了NO脱除效率下降。沈伯雄在实验中发现，当温度低于850℃时，增加NSR对于提高脱硝效率影响不大;当温度高于900℃后，NSR的增加导致一氧化氮脱除效率显著提高。在相同温度条件下，NSR的变化对NO脱除效率的影响表现出相同的趋势。在温度900—1050℃范围内，NSR从0.8到1.6，一氧化氮脱除效率显著提高，当NSR高于1.6后，NO脱除效率变化平缓。
1.3.3 停留时间
停留时间是保证SNCR脱硝反应充分进行的必要条件。脱硝效率会随着停留时间的增加而逐渐提高，尤其是反应的初期更加明显。如果停留时间过短，会造成反应没有完成，因此增加反应初期的停留时间，能得到较高的脱硝效率;另一方面，还原剂尿素喷入炉膛后，和烟气还有一个混合的时间，还原效率的高低直接受混合效果的影响，因此增加停留时间，使混合变得更加充分，这会达到脱硝效率提高的效果。然而SNCR脱硝反应本身是还原反应和氧化反应相互竞争的过程，随着反应时间的增长，还原剂尿素氧化成NO的反应会比还原的速度快，再继续增加停留时间效果就会让脱硝效果变得不明显。多数研究人员都认同，尿素和NO发生的高温选择性非催化还原反应时间量级为0.1s[3]。一般SNCR脱硝反应停留时间只需满足大于0.3s的要求。
1.3.4 氧浓度
SNCR反应需要氧气的参与，没有氧气的条件下是不会发生NO的还原反应。少量的氧对于SNCR反应的脱硝作用是非常明显的，降低反应温度窗口，并且能提高反应的脱硝效率。Kasuya等的试验表明，随着氧浓度的上升，反应的温度窗会向低温方向移动，并且促使最大脱硝率下降。氧气的体积浓度从0.5%上升到5%，脱硝的最佳温度则从1000℃左右下降到800℃左右，脱硝率从超过95%降到低于60%。工业煤粉锅炉中O2浓度一般在3-4%，其NOX的脱除效率受O2浓度的影响很小。
1.3.5 还原剂
评价SNCR脱硝还原剂优劣的标准通常有: 温度窗口的范围，脱硝率的高低，产生二次污染的程度，还原剂的经济性和工程实用性。研究人员在探索各种还原剂的脱硝特性的道路上，不断寻找着那些满足标准的良好的还原剂。就目前的研究和应用状况看，最常见的SNCR还原剂是氨、尿素、氰尿酸(异氰酸)。1975年，Lyon等人注册了Thermal De-NOX专利技术，在高温烟气中喷入一定摩尔比的氨气，可以还原烟气中的NOX。1980年Arand等人提出了以尿素代替氨作还原剂的想法进行试验，取得了相似的脱硝效果，注册为NOXOUT技术。1986年Perry注册了RAPRENOX技术，将异氰酸加入到含NO的烟气中将NOX脱除。
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