烟气脱硝

烟气脱硝

一、SNCR脱硝原理

        选择性非催化还原(SNCR)脱除NOx技术是把含有NHx基的还原剂(如氨气、氨水或者尿素等)喷入炉膛温度为800℃~1 100℃的区域，该还原剂迅速热分解成NH3和其它副产物，随后NH3与烟气中的NOx进行SNCR反应而生成N2。

        SNCR还原NO的反应对于温度条件非常敏感，炉膛上喷入点的选择，也就是所谓的温度窗口的选择，是SNCR还原NO效率高低的关键。一般认为理想的温度范围为700℃~1 100℃,并随反应器类型的变化而有所不同。当反应温度低于温度窗口时，由于停留时间的限制，往往使化学反应进行的程度较低反应不够彻底，从而造成NO的还原率较低，同时未参与反应的NH3增加也会造成氨气泄漏。而当反应温度高于温度窗口时，NH3的氧化反应开始起主作用，从而，NH3的作用成为氧化并生成NO，而不是还原NO为N2。总之，SNCR还原NO的过程是上述两类反应相互竞争、共同作用的结果。如何选取合适的温度条件同时兼顾减少还原剂的泄漏成为SNCR技术成功应用的关键。

二、SNCR脱硝的优点

        选择性非催化还原技术(SNCR)具有以下优点：

        1、系统简单：不需要改变现有锅炉的设备设置，而只需在现有的燃煤锅炉的基础上增加氨或尿素储槽，氨或尿素喷射装置及其喷射口即可，系统结构比较简单；

        2、系统投资小：相对于SCR的大约40美元kW-1 ~60美元kW-1的昂贵造价，由于系统简单以及运行中不需要昂贵的催化剂而只需要廉价的尿素或液氨，所以SNCR大约5美元⋅kW-1 ~10美元kW-1的造价显然更适合我国国情；

        3、阻力小：对锅炉的正常运行影响较小；

        4、系统占地面积小：需要的较小的氨或尿素储槽，可放置于锅炉钢架之上而不需要额外的占地预算。

三、SNCR系统及其影响因素

        典型的SNCR系统由还原剂储槽、多层还原剂喷入装置以及相应的控制系统组成。它的工艺简单，操作便捷。SNCR工艺可以方便地在现有装置上进行改装。因为它不需要催化剂床层，而仅仅需要对还原剂的储存设备和喷射系统加以安装，因而初始投资相对于SCR工艺来说要低得多，操作费用与SCR工艺相当。一般情况下SNCR可达到60%至70%的NOx还原率，足以满足有关环保要求。

        SNCR还原NO的化学反应效率取决于烟气温度，高温下停留时间，含氨化合物即还原剂注入的类型和数量、混合效率以及NOx的含量等等。

        1、温度对SNCR的还原反应的影响

        温度对SNCR的还原反应的影响很大。当温度高于1 000℃时，NOx的脱除率由于氨气的热分解而降低；温度低于1 000℃以下时，NH3的反应速率下降，还原反应进行得不充分，NOx脱除率下降，同时氨气的逸出量可能也在增加。由于炉内的温度分布受到负荷、煤种等多种因素的影响，温度窗口随着锅炉负荷的变化而变动。根据锅炉特性和运行经验，上佳的温度窗口通常出现在折焰角附近的屏式过、再热器处及水平烟道的末级过、再热器所在的区域。

        2、还原剂在上佳温度窗口的停留时间

        还原剂在上佳温度窗口的停留时间越长，则脱除NOx的效果越好。NH3的停留时间超过1 s则可以出现上佳NOx脱除率。尿素和氨水需要0.3 s~0.4 s的停留时间以达到有效的脱除NOx的效果。

        3、SNCR工艺所用的还原剂类型

        SNCR工艺所用的两种基本的还原剂是无水泊液氨和尿素。为了获得理想的NOx脱除效率，还原剂的用量必须比化学计量的要多。大多数过量的还原剂分解为氮气和CO2，但是，也有微量的氨和CO会残留在尾气中，造成氨的泄漏问题。其中氨的泄漏量一般小于2.5×10-5，比较好的情况下可以小于10-5。在用尿素作还原剂的情况下，其N2O的生成几率要比用氨作还原剂大得多，这是因为尿素可分解为HNCO，而HNCO又可进一步分解生成为NCO，而NCO可与NO进行反应生成氧化二氮：

        在以尿素为还原剂的操作系统中，可能会有高至10%的NOx转变为N2O，不过这可以通过比较精确的操作条件控制而达到削减N2O生成的目的。另外，如果操作条件未能控制到优化的状态，亦可排放出大量的CO。

        为了提高SNCR对NOx的还原效率，降低氨的泄漏量，必须在设计阶段考虑以下几个关键的工艺参数：燃料类型、锅炉负荷、炉膛结构、受热面布置、过量空气量、NOx浓度、炉膛温度分布、炉膛气流分布以及CO浓度等。