中高温区水合肼SNCR脱硝反应机制和特性研究

研究了水合肼选择性非催化还原法(SNCR)还原烟气中NOx的反应机制并加以实验验证,同时利用敏感性分析找出主导肼SNCR反应进程的基元反应,并分析了各相关因素对水合肼SNCR反应的影响,机制分析显示肼的脱硝反应温度呈双峰特性,峰值温度分别为650℃和975℃,低温段窗口为597～747℃.实验结果表明水合肼的SNCR双峰温度分别为653℃和968℃,低温段温度窗口为587～707℃,模拟和实验结果中的脱硝效率均呈现显著的双峰值特性.通过模拟计算与实验验证,发现本研究归纳的反应机制能较好地模拟肼的SNCR脱硝过程;通过敏感性分析确定,在肼的脱硝温度窗口内,最有助于NO脱除的基元反应是N2H4的分解反应,最有助于NO脱除的是NH2基元;氧气体积分数降低会导致肼的SNCR反应温度窗口向高温侧偏移,这一现象与氨水相反;n(N2H4)/n(NO)的增加会在摩尔比低于2.0时拓宽反应温度窗口并提升脱硝效率.研究表明水合肼拥有比传统脱硝剂更低的温度窗口,在SNCR脱硝工艺中具有良好的应用前景.     

水合肼中混入尿素后的非催化还原脱硝研究

在对比了尿素和水合肼(N2H4·H2O)选择性非催化还原(SNCR)脱除烟气中NOx温度特性的基础上,尝试将两者混合以降低SNCR脱硝反应的温度窗口.实验结果显示,水合肼有一中温区温度窗口(550～650℃),最佳温度在600℃左右,远低于尿素SNCR脱硝的温度窗口和最佳温度.对比尿素和水合肼在不同条件下混合后的脱硝规律发现,将部分水合肼用尿素替代后虽然脱硝效率有所下降,但维持了水合肼的中温脱硝特征,某些条件下甚至出现脱硝效率上升的现象;并且反应过程中无氨分解产生和逸出;而尿素单独使用时在此温区内则有氨逸出.研究还表明,将水合肼加入到尿素中并无有益效果.而当还原剂/NO的化学计量比(Normalized stoichiometric ratio,NSR)为2.0时,在水合肼中加入尿素,以16.7％的尿素N替代水合肼N,混合还原剂的峰值脱硝效率出现在530℃左右,并维持在单独使用水合肼时峰值的93.3％的水平;温度在503 ～ 567℃范围变化时,混合还原剂维持了可观的中温脱硝效率.研究表明,有望通过在水合肼中添加适量尿素以降低水合肼SNCR中温脱硝的成本.