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SNCR脱硝技术你真的了解吗?5个典型案例为你解答

北极星环保网来源:环保技术互联 HM2017/6/22 10:44:53我要投稿
所属行业: 大气治理  关键词:SNCR技术 SNCR工艺 SNCR脱硝

北极星环保网讯:01丨什么是SNCR技术

SNCR技术

SNCR即为选择性非催化还原法,是一种经济实用的NOx脱除技术,其原理是以NH3、尿素等作为还原剂,在注入到锅炉之前雾化或者注入到锅炉中靠炉内的热量蒸发雾化。在适宜的温度范围内,气相的氨或者尿素就会分解为自由基NH3和NH2,在特定的温度和氧存在的条件下,还原剂与NOx的反应优于于其他反应而进行。还原剂有不同的反应温度范围,此温度范围称为温度窗口,对本方法的脱硝效率有较大影响。

02丨SNCR的反应机理是什么?

SNCR是一种不用催化剂,在850-1100℃范围内还原NOx的方法。SNCR技术是把还原剂如氨、尿素喷入炉膛温度为850-1100℃的区域,该还原剂迅速热分解成NH3并与烟气中的NOx进行SNCR反应生成N2和H2O。该方法以炉膛为反应器,可通过对锅炉进行改造实现。SNCR反应物贮存和操作系统与SCR系统是相似的,但它所需的氨和尿素的量比SCR工艺要高。

在炉膛850-1100℃这一狭窄的温度范围内,在无催化剂作用下,氨或尿素等氨基还原剂可选择性地还原烟气中的NOx,基本上不与烟气中的O2反应,主要反应为:

氨为还原剂:

NH3+NOx→N2+H20

尿素为还原剂:

CO(NH2)2→2NH2+CO

NH2+NOx→N2+H20

CO+NOx→N2+CO2

当温度过高时,超过反应温度窗口时,氨就会被氧化成NOx:

NH3+O2→NOx+H20

SNCR工艺的NOx脱除效率主要取决于反应温度、NH3和NOx的化学计量比、混合程度、反应时间等。研究表明SNCR工艺的温度控制至关重要,最佳反应温度是950℃,若温度过低,NH3的反应不完全,容易造成NH3泄漏;而温度过高,NH3则容易被氧化为NOx,抵消了NH3的脱除效率。温度过高或过低都会导致还原剂的损失和NOx脱除率下降。通常涉及合理的SNCR工艺能达到30%-70%的脱除效率,80%的效率也有文献报道。

03丨SNCR脱硝效率的影响因素有哪些?

1.温度范围

NOx的还原反应发生在一特定的温度范围内(最佳的反应温度850℃-1100℃)。

2.合适的温度范围内可以停留的时间

停留时间:指反应物在反应器内停留的总时间;在此时间内,NH3、尿素等还原剂与烟气的混合、水的蒸发、还原剂的分解和NOx的还原等步骤必须完成;停留时间的大小取决于锅炉的气路的尺寸和烟气流经锅炉气路的气速;SNCR系统中,停留时间一般为0.001s~10s。

3.反应剂和烟气混合的程度

混合程度:要发生还原反应,还原剂必须与烟气分散和混合均匀;混合程度取决于锅炉的形状与气流通过锅炉的方式。

4.NH3/NOx摩尔比(化学当量比)

5.未控制的NOx浓度水平

6.气氛(氧量、一氧化碳浓度)的影响

7.氮剂类型和状态

04丨SNCR技术的应用前景如何?

SNCR在不同的锅炉中的应用。对于某些垃圾炉、CFB锅炉,由于其炉膛内的温度正好处于其反应温度窗内,因此SNCR适应性比较好,喷氨点的设置和控制比较简单。而且由于不经过对流受热面,炉膛内的温度又相对稳定,所以运行的可靠性相对要好一些。因此SNCR在这类锅炉的应用比较多。

对于电站锅炉,反应温度窗处于高温对流受热面区域。在这个区域,烟气温度受燃料,燃烧配风等调整和变化以及锅炉负荷的变动影响较大,反应温度窗会沿着烟气流动方向迁移,因此SNCR设计时会设置多个喷射取。另外,在烟道截面上,烟气温度分布不均匀,在不到200℃的最佳反应温度窗内,烟气温度偏差可能达到100℃以上,SNCR的先天补足在此暴露无疑。

要解决反应温度窗的迁移的问题,烟气温度的测量就是良好控制的前提。在这么高的温度下,现有的技术水平,从测点数量、成本、测量的可靠性、仪表的损坏率都会有一些问题。

延伸阅读:

流化床流动和燃烧特性对SNCR脱硝的影响研究

城市垃圾焚烧炉SNCR脱硝系统优化

广义预测控制算法在CFB锅炉SNCR烟气脱硝系统中的应用

SNCR在中温分离CFB锅炉上的CFD研究应用

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