当前位置: 窑炉 >> 窑炉介绍 >> 水泥窑炉SNCR反应机制及优化运行下
(1)CO会影响SNCR脱硝反应温度
CO的存在显著降低了SNCR反应温度窗口,且CO浓度越高,SNCR反应温度窗口越低。当CO浓度为ppm时,SNCR反应最佳温度约为℃;当CO浓度增加到0ppm时,SNCR反应最佳温度约为℃;当CO浓度达到ppm时,SNCR反应最佳温度只有℃。该现象也在我国水泥生产企业得到证实。
CO浓度对SNCR反应效率的影响
(初始NOx=ppm,还原剂为氨水,NSR=1.5)
(2)CO浓度会降低SNCR脱硝效率
诸多研究表明,NH3与NOx反应之前,必须先生成NH2;触发NH3生成NH2的反应有多个,其中最重要的是NH3与OH的反应。OH来源于燃烧后的烟气,其同时也是CO氧化的反应物。由此,NH3和CO形成了对OH的竞争关系,如下所示。
NH3+OH→NH2+H2O(4)
CO+OH→CO2+H(5)
简单来看,CO的存在会和NH3争夺OH,从而减少了NH2的生成,降低SNCR反应效率。但是,CO为什么又能降低SNCR反应温度窗口呢?这主要是由于上述反应产生的H会继续进行如下反应:
H+O2→OH+O
O+H2O→2OH
当O2充足时,OH含量不仅没有因为反应(5)而减少,反而因为后续的链式反应而增加;除此,反应(5)是放热反应,有利于提高局部温度。OH含量的增加和反应(5)放出的热量,使得反应(4)在较低温度下得以较快进行,所以SNCR反应温度窗口降低。然而,OH含量的增加使得整体反应速率都加快,O含量也增加,O的增加促使更多NH2发生氧化反应生成NO,从而降低了SNCR脱硝效率,这也是建设SNCR系统时需要保证还原剂喷入位置CO浓度小于ppm的原因。除此,由于对OH的竞争关系,NH3的喷入会增加烟气中CO的含量。
德国Bauverlag公司对三条使用PREPOL-MSC的分解炉进行了SNCR脱硝实验。该分解炉具有分级燃烧特点,部分燃料直接喂入窑尾烟室,以削减窑内NOx;为了增强燃烧后烟气与氧气的混合,在三次风管上方安装有扰流室,以保证完全燃烧。实验时,将氨水分别喷入分解炉三个部分,即仍处于燃烧状态的还原区域(-℃)、三次风管与扰流室之间的氧化区域(℃)、扰流室与末级预热器之间的氧化区域(-℃)。结果表明,喷入氨水的位置越远离燃烧区域,脱硝效率越高。
(3)结论
氨水喷枪移动到C5预热器出口后,部分企业氨水用量明显减少,部分企业变化不明显,这除了与反应时间有关外,更多取决于分解炉内CO的浓度。如果分解炉CO浓度并不高,将喷枪移到C5预热器出口,SNCR脱硝效率会因为C5出口温度较低而下降;如果分解炉CO浓度较高,将喷枪移到C5预热器出口具有以下优势,一方面避免分解炉喷入位置CO含量较高而导致实际温度超过SNCR温度窗口,另一方面移动到C5出口后,CO浓度有所降低,这有利于SNCR脱硝反应的进行。
更详细的内容请见《水泥》杂志,年第2期。
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