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SNCR技术是最适用于水泥行业的氮氧化物控制技术,但是分解炉内高浓度的钙基颗粒会作用于还原剂的转化过程,从而影响SNCR技术的脱硝性能。本文针对SNCR脱硝过程中钙基颗粒对两类主要还原剂NH3和urea转化的影响展开研究,为水泥行业SNCR技术的开发与应用提供指导。首先,搭建了固定床气固反应实验系统,结合TPD-DRIFTS研究了NH3在钙基颗粒表面的转化机理。研究发现:NH3在CaO表面的Lewis酸位发生吸附,吸附态的NH3解离生成NH2是NH3转化的速控步;NO可以与NH3在CaO表面共吸附并促进NH3解离生成NH2,同时吸附态的NO可以与NH2反应生成N2;O2提高了NH3在CaO表面的转化率并将NH2氧化为NO;NH2与O2和NO反应的相对速率决定了产物的选择性。NH3可以与CaCO3直接反应释放出HNCO;NO对NH3在CaCO3表面的转化过程没有影响;O2对NH3在CaCO3表面的转化率没有影响,但将NH3与CaCO3反应的中间产物转化为NO和N2。基于反应机理和实验数据建立的动力学模型可以准确预测NH3在CaO和CaCO3表面的转化过程。在此基础上研究了CaCO3分解过程的规律及其对NH3转化的影响,建立了描述对应过程的NH3转化动力学模型。其次,搭建了热解-气固反应实验系统,结合TGA和TPD-DRIFTS研究了钙基颗粒在urea热解及HNCO转化过程中的作用机理。研究发现:钙基颗粒通过与urea和urea热解中间产物biuret反应生成异氰酸钙以及异氰酸钙的再转化降低了urea的热解速率;钙基颗粒对urea热解过程中氮元素向NH3的转化没有影响,但是降低了氮元素向HNCO的转化率,同时提高了氮元素向NO和N2O的转化率;钙基颗粒可以与HNCO反应生成异氰酸钙,高温下异氰酸钙分解为氰氨化钙和CO2;O2促进了钙基颗粒与HNCO的反应,并将生成的异氰酸钙氧化为CaO、N2O和CO2,同时将氰氨化钙氧化为CaO、NO和CO。钙基颗粒通过与HNCO的反应抑制了HNCO向NH3的转化,降低了urea作为还原剂的利用效率。最后,研究了SNCR反应副产物N2O在钙基颗粒表面的转化机理。CaO对N2O的分解有催化作用,而CaCO3则没有。N2O在CaO表面形成的吸附产物顺式二聚体式亚硝基的解离是N2O转化过程的速控步。NH3和O2对N2O的转化过程没有影响,但NH3氧化生成的H2O抑制了N2O的分解。根据以上机理建立的动力学模型可以准确预测不同气氛下N2O在CaO表面的转化过程。