煤在我国能源消费结构中居于主导地位,煤燃烧产生了大量的污染物,其中的NO_X对人体和环境带来了严重的危害,控制燃煤NO_X的排放势在必行。目前,NO_X的控制技术方法较多,其中煤焦还原法是一种经济可行的新技术,在燃煤锅炉体系中具有极大的应用潜力。本文选取工业兰炭、工业焦炭和自制半焦作为实验煤焦,分析了三种煤焦的煤质和相关结构参数。模拟工业锅炉中燃煤烟气,在固定床反应器中进行脱硝反应,研究煤焦种类、反应条件、金属离子添加、烟气成分等因素对脱硝效率的影响。研究结果表明:三种煤焦中,工业兰炭价格低廉,脱硝效果好,适合作为实验煤焦;在工业兰炭粒径为0.6¹.0 mm,温度为700℃,空速为10000 h-1的条件下,NO转化率可达99%;当温度为400⁶00℃时,随着空速的增加,转化率下降,当温度为700℃时,空速在7000¹2000 h-1范围变化,转化率基本保持稳定;添加金属离子可明显高于脱灰兰炭的还原能力,三种金属离子提高催化活性顺序为K>Ni>Na;添加量为1%K离子的脱灰兰炭NO转化率最高,可达99.9%;在无氧条件下,NO浓度对其转化率没有影响;有氧条件下NO转化率均较相同温度下无氧时高,并且随着O₂浓度的增加,逐渐升高,在O₂浓度达4%时,转化率最高,随着O₂浓度继续增加,转化率略有下降;在有氧条件下,SO₂和CO₂的浓度对NO转化率没有影响。在实验研究的基础上,以20 t/h的燃煤锅炉为基准,设计了煤焦还原法脱硝反应器,主要包括工艺路线确定、物料衡算、热量衡算、反应器设计、设备材料选取、管道设计、管件及仪表选择。设计结果表明:脱硝过程中,工业兰炭消耗速度为98.63kg/h,烟气温升为50.9℃;反应器为错流移动床脱硝反应器,内部设有百叶窗气体分布器和三角形内构件,上部设有料仓和下部设有星型卸料器。煤焦还原法脱硝工艺简单,易于实现工业化。