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复合添加剂对SNCR脱硝过程的影响
作 者: 黄霞
导 师: 吴少华
学 校: 哈尔滨工业大学
专 业: 热能工程
关键词: SNCR NO_x 添加剂 化学反应机理 敏感性分析
分类号: X701
类 型: 硕士论文
年 份: 2008年
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内容摘要
电站燃煤产生的NOx是大气污染的主要来源之一,现已受到全世界的关注。现在较为成熟的烟气脱硝技术有选择性催化还原(SCR)和选择性非催化还原(SNCR),其中SNCR不需要催化剂,具有更好的经济性,但是SNCR工程应用中受反应温度窗和混合条件的限制,整体NOx还原效率较低。采用添加剂可以降低SNCR反应的温度窗,使脱硝反应在相对较低的温度下仍可进行,故在更大的温度范围内SNCR都能有效进行。本文采用反应动力学分析和试验的方法,研究了单一添加剂和复合添加剂对SNCR脱硝过程影响。根据实际SNCR反应过程特点,选用柱塞流反应器模型(PFR);通过比较不同的氮氧化物氧化还原机理,选择了SKG03机理作为模拟的基础。采用ChemKin4.0软件首先在无添加剂条件下,研究NH3/NOx摩尔比、NOx初始浓度、反应停留时间对SNCR脱硝反应影响;然后分别研究CH4、CO和H2为单一添加剂对SNCR脱硝反应过程的影响,得到CH4、CO和H2可以不同程度地降低SNCR有效反应温度窗,使NH3在低温段迅速减少,但有效反应温度窗范围并不是都扩宽,而且最大脱硝效率也有所降低;接着研究CH4和CO、CO和H2、CH4和H2为添加剂对SNCR反应过程的影响,研究表明复合式添加剂能使SNCR有效反应温度窗进一步降低,其中H2对SNCR反应过程影响最大,CH4次之,CO最小。由于焦炉煤气、水煤气、生物质气化气等都同时含有多种常用于SNCR反应的添加剂,且来源较广泛,其有一定的实用性和经济性。联系实际应用,本文模拟研究了焦炉煤气、水煤气、生物质气化气作为添加剂时对SNCR脱硝反应过程的影响。本文依据SNCR脱硝反应试验系统试验结果,分析了试验值与模拟值之间的比较,得到在无添加剂条件下,试验曲线与模拟曲线趋势上一致;单一添加CH4、CO以及添加复合添加剂焦炉煤气、水煤气时,由试验曲线可验证添加剂能有效降低SNCR有效反应温度窗。本文最后通过敏感性分析得到NO脱除影响最大的基元反应式;并分析了在单一添加CH4、CO、H2以及添加复合添加剂煤气时NO对基元反应的敏感性。
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全文目录
摘要 3-4 Abstract 4-8 第1章 绪论 8-20 1.1 NO_x减排背景及意义 8-9 1.2 NO_x的危害 9 1.3 烟气脱硝技术简介 9-16 1.3.1 选择性催化还原(SCR) 10-11 1.3.2 选择性非催化还原(SNCR) 11-16 1.4 国内外SNCR技术的研究和应用 16-19 1.4.1 国外SNCR技术的研究 16-17 1.4.2 国内SNCR技术的研究 17-18 1.4.3 SNCR技术在各国的应用 18-19 1.5 本课题研究内容 19-20 第2章 SNCR反应模拟方法简介及反应机理选择 20-27 2.1 柱塞流反应器(Plug Flow Reactor, PFR) 20-21 2.2 敏感性分析方法 21-22 2.3 SNCR反应机理介绍 22-24 2.4 SNCR反应机理选择 24-26 2.5 本章小结 26-27 第3章 SNCR脱硝过程的影响因素的研究 27-32 3.1 NH_3/NO_x摩尔比的影响 27-28 3.2 NO_x初始浓度的影响 28-30 3.3 反应停留时间的影响 30-31 3.4 本章小结 31-32 第4章 添加剂对SNCR脱硝过程影响的数值模拟 32-48 4.1 单独加入CH4对SNCR反应的影响 32-34 4.2 单独加入CO对SNCR反应的影响 34-36 4.3 单独加入H_2对SNCR反应的影响 36-38 4.4 同时加入CH_4和CO对SNCR反应的影响 38-39 4.5 同时加入CO和H_2对SNCR反应的影响 39-41 4.6 同时加入CH_4和H_2对SNCR反应的影响 41-42 4.7 燃气对SNCR反应的影响 42-46 4.7.1 焦炉煤气对SNCR脱硝过程的影响 43-44 4.7.2 水煤气对SNCR脱硝过程的影响 44 4.7.3 生物质气化气对SNCR脱硝过程的影响 44-46 4.8 本章小结 46-48 第5章 SNCR脱硝过程的试验研究 48-53 5.1 SNCR脱硝反应器试验系统简介 48-49 5.2 SNCR脱硝反应试验结果分析 49-52 5.3 本章小结 52-53 第6章 添加剂对SNCR脱硝过程影响动力学研究 53-62 6.1 无添加剂时SNCR脱硝过程动力学分析 53-54 6.2 单一添加剂时SNCR脱硝过程动力学分析 54-59 6.2.1 单一添加CH4时SNCR脱硝过程动力学分析 54-56 6.2.2 单一添加CO时SNCR脱硝过程动力学分析 56-57 6.2.3 单一添加H_2时SNCR脱硝过程动力学分析 57-59 6.3 复合添加剂时SNCR脱硝过程动力学分析 59-61 6.3.1 添加焦炉煤气时SNCR脱硝过程动力学分析 59-60 6.3.2 添加水煤气时SNCR脱硝过程动力学分析 60-61 6.4 本章小结 61-62 结论 62-63 参考文献 63-67 攻读学位期间发表的学术论文 67-71 致谢 71
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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 废物处理与综合利用 > 一般性问题 > 废气的处理与利用
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