SNCR选择性非催化还原脱硝

SNCR脱硝技术简介,影响因素等内容

SNCR技术

报告人： HP 学 号：1203841352

SNCR脱硝技术简介,影响因素等内容

主要 内容

SNCR 技术 简介

SNCR 工艺 原理

SNCR 优点

SNCR 影响 因素

SNCR 应用 前景

SNCR 工程 实例

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1.SNCR技术简介

SNCR( selective non-catalytic reduction) 是在没有催化剂作用下， 向 850~1100 ℃炉膛中喷入还原剂，还原剂迅速热解成 NH3 与烟气中 NOx 反应生成 N2。炉膛中会 有一定量氧气存在，喷入的还原剂选择性 的与NOx 反应，基本不与氧气反应。 SNCR的还原剂一般为氨、氨水或尿素等。 氨作为还原剂的SNCR称为De NOx 法，尿 素为还原剂的称为NOx OUT法。

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作为烟气净化方式的选择性催化还原(SCR)虽然 可以取得高达90%的NOx 脱除率，但SCR 技术由 于其昂贵的催化剂及寿命问题造成了投资过大(大 约40 美元/kW~60 美元/kW),限制了其广泛应用。 而相对较廉价的选择性非催化还原(SNCR)技术 (大约5 美元/kW~10 美元/kW),其最大NOx 脱除 率可达70 %~80 %。作为一种经济实用的NOx 脱 除技术，SNCR 于20 世纪70 年代中期首先在日 本的燃气、燃油电厂中得到应用，并逐步推广到 欧盟和美国以及其他国家。

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2. SNCR工艺原理及反应机理

图1 SNCR工艺原理示意图

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(1)氨水作为还原剂，在温度为900℃~1 100℃范围内的主要反应： 4NH3 + 4NO+ O2 →4N2 +6H2O 4NH3 + 2NO+ 2O2 →3N2 +6H2O 8NH3 + 6NO2 →7N2 +12H2O (2)尿素作为还原剂的主要反应： (NH2 )2CO→2NH2 + CO NH2 + NO→N2 + H2O CO + NO→N2 + CO2 (NH2 )2CO+4NO+O2→2CO2+4N2+4H2O (3)当温度过高时的反应为： 4NH3+5O2→4NO+6H2O

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在此还原反应中温度对反应的影响很大， 当温度过高时，如反应方程式(3)还原剂 会被直接氧化成NOx,而温度过低时，反应 不完全，氨逃逸率高，造成新的污染。可 见温度过高或过低都不利于对污染物排放 的控制。适宜的温度区间被称作温度窗口， 所以，在SNCR法的应用中温度窗口的选择 是至关重要的。

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3 SNCR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； (2) 系统占地面积小； (3) 系统投资小； (4) 阻力小；

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4 SNCR脱硝效率的 影响因素4.1 窗口温度的影响

4.2 停留时间的影响

4.3 NH3/NOx 摩尔比的 影响

4.4 烟气与还原剂的混合 情况

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4.1 窗口温度的影响 在SNCR工艺中，最主要的是炉膛上喷入点 的选取，即窗口温度的选择。 喷入点必须保证使还原剂进入炉膛内适宜 反应的温度区间(900~1 100 ℃) 。温度高, 还原剂被氧化成NOx , 烟气中的NOx 含量不 减少反而增加; 温度低, 反应不充分, 造成还 原剂流失, 对下游设备产生不利的影响甚至 造成新的污染。

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图2 为美国环保署Daniel C. Mussatti 等人 做的NOx 还原率与反应温度和停留时间的 关系的实验结果。

图2

NOx

还原率与反应温度和停留时间的关系

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4.2 停留时间 因为任何反应都需要时间，所以还原剂必 须和NOx在合适的温度区域内有足够停留时 间，这样才能保证烟气中的NOx还原率。停 留时间指的是反应物在炉膛上部对流区内 的存在时间，SNCR的所有步骤必须在这里 完成。 从图2 可以看出:停留时间从100ms 增加到 500ms , NOx 最大还原率从70 %上升到了 93 %左右。

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4.3 NH3/NOx 摩尔比的影响 摩尔比的确定是由想得到的还原效率决定的。根 据基本的化学反应方程式，还原2mol的NOx需要1 摩尔的尿素或者2摩尔的氨。在实际中，需要注入 比理论更多的还原剂以达到所需要的还原水平。 这是因为实际反应的复杂性和注入试剂与烟气混 合的限制。 图3、图4分别为NOx 还原率与NH3/ NOx 摩尔比 以及氨逃逸率的关系。 NH3/NOx摩尔比一般控制在1.0~2.0之间，最大 不要超过2.5。

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图3 NOx 还原率与NH3/ NOx 摩尔比的关系

图4

NOx 还原率与氨逃逸率的关系

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4.4 烟气与还原剂的混合情况 混合不均匀一方面使还原NO的反应不充分，另一 方面炉内未参加反应的还原剂会被氧化成NO。 两者的充分混合是保证充分反应的又一个技术关 键，是保证在适当的NH3/NOx摩尔比下得到较高 的NOx还原率的重要环节。大型电站锅炉由于炉 膛尺寸大、锅炉负荷变化范围大，从而增加了对 这四个因素控制的难度，国外的实际运行结果表 明，应用于大型电站锅炉的SNCR的NOx还原率 只有25%~40%。随着锅炉容量的增大，SNCR的 NOx还原率呈下降的趋势。

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图5 为美国环保署Daniel C1 Mussat2ti 等人所做 的NOx 还原率与锅炉容量之间关系的统计结果。 从中可以看出, 随着锅炉容量的增大,SNCR 的NOx 还原率呈下降的趋势。

图5 NOx 还原率与锅炉容量的关系