SNCR脱硝氨耗量和氨逃逸的影响分析及对策

北极星环保网讯:伴随着我国对NOx的排放管控日益严厉，通过高效低氮燃烧技术配合SNCR技术或SNCR/SCR联合技术进行脱硝已经成为主流。虽然目前燃煤工业炉窑NOx的减排效果十分显著，但是过分追求脱硝效率，容易增加氨耗量，进而引发氨逃逸，造成二次污染及腐蚀设备等问题。

1、引言

氮氧化物（NOx）是大气的主要污染物之一，它与碳氢化合物在强光作用下会造成光化学污染，排放到大气中的NOx是形成酸雨的主要原因，给生态环境带来严重的危害。党的十九大指出，持续实施大气污染防治行动，打赢蓝天保卫战。目前国内70%左右的NOx是由煤炭燃烧所产生的，因此作为主要燃煤设备的火电厂和工业炉窑成为控制NOx排放所关注的焦点。

目前，燃煤锅炉主流的NOx控制技术为低氮燃烧技术（LNB）和烟气脱硝技术，其中烟气脱硝技术主要包括选择性非催化还原反应（SNCR）、选择性催化还原反应（SCR）和SNCR/SCR联合脱硝技术。对于大型燃煤锅炉而言，SCR以其技术成熟及90%以上的脱硝效率，毫无疑问在我国已大规模的推广应用。伴随着我国对NOx的排放管控日益严厉，中小型燃煤锅炉、循环流化床锅炉、水泥窑炉、陶瓷窑炉、垃圾焚烧炉以及燃气锅炉等工业炉窑作为关键的NOx的排放源之一，针对此类炉窑脱硝的工程应用技术持续发展，通过高效低氮燃烧技术配合SNCR技术或SNCR/SCR联合技术进行脱硝已经成为主流。

虽然目前燃煤工业炉窑NOx的减排效果十分显著，但是过分追求脱硝效率，容易增加氨耗量，进而引发氨逃逸，造成二次污染及腐蚀设备等问题。

2、SNCR脱硝技术简介

SNCR脱硝工艺是在不使用催化剂的条件下，将含有氨基的还原剂如液氨、氨水或尿素稀溶液等喷入炉膛温度为850-1100℃的区域，还原剂迅速热分解出NH3，再与烟气中的NOx进行选择性氧化还原反应，生成无害的N2和H2O等气体。由于整个反应过程中未使用催化剂，因此称之为选择性非催化还原脱硝技术。

以氨为还原剂的主要反应式为：

4NH3+4NO+O2=4N2+6H2O；

4NH3+2NO2+O2=3N2+6H2O；

采用尿素作为还原剂的主要化学反应为：

CO(NH2)2+H2O=2NH3+CO2；

4NH3+4NO+O2=4N2+6H2O；

4NH3+2NO2+O2=3N2+6H2O；

SNCR系统烟气脱硝过程包括下面四个工艺步骤：

1)接收和储存还原剂；

2)还原剂的计量输出、与水或空气混合稀释；

3)在炉膛合适位置喷入稀释后的还原剂；

4)还原剂与烟气混合进行脱硝反应。

3、SNCR脱硝技术氨耗量和氨逃逸的影响分析及对策

在脱硝反应过程中烟气中存在着没有参与反应的氨通过反应器排放到烟气中的现象叫氨逃逸。氨逃逸可能会导致如下的几个问题：易使下游装置如空气预热器积灰堵塞，造成压损升高以及低温腐蚀等问题；影响飞灰的品质，导致电除尘器极线积灰或布袋除尘器糊袋等问题；形成可见烟柱，增加PM2.5的排放；释放到大气中会对人体健康带来负面影响。

所以，应用脱硝技术的目标是最大程度的降低NOx浓度，同时控制氨耗量，实现最小的氨逃逸。

影响SNCR技术性能的主要因素包括：烟气组成、烟气量、氨氮摩尔比NSR值、反应温度、处理前烟气中NOx浓度、烟气氧量、还原剂与烟气的混合程度等。其中运行过程中影响氨耗量和氨逃逸最重要的3个因素是：反应温度、还原剂与烟气的混合程度和NSR值。

3.1反应温度

反应温度对SNCR还原NOx的效率至关重要。从通常的实验以及工程运转状况来看，可以进行有效脱硝反应的最佳温度窗口为850-1100℃，一般情况下氨在850-1050℃之间，尿素在900-1100℃之间。

反应温度过低或过高都会导致还原剂损失和脱硝效率下降。若温度过低，会导致NH3反应不完全，通常低于800℃的时候，反应速度减慢，脱硝效率下降，氨逃逸增加；当温度过高，譬如温度高于1200℃的时候，NH3与02的氧化反应会加剧，NH3更易于被氧化成为NOx，NOx排放量可能会不降反升。

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