SNCR技術概述

 氮氧化物（NOx）是燃煤電廠排放的主要污染物之一，也是近年受到極大關注的一種污染物。目前，國內外已經發展出了多種NOx的脫除工藝。在各種NOx脫除工藝中，選擇性非催化還原（SNCR）脫硝工藝具有成本低、占地面積小、設施簡單的優點，尤其適合老電廠的改造。由于大多數鍋爐處于SNCR脫硝工藝溫度窗口內的空間很小，還原劑與煙氣不能及時均勻地混合，且在反應溫度窗口內的停留時間過短，使得其在實際工業工程應用中的脫硝效率較低。循環流化床鍋爐是一種具有低氮燃燒效果的鍋爐，在其上部或分離器區域采用SNCR脫硝技術可實現60%左右的脫硝效率，從而實現降氮脫硝的目的。
    1、SNCR技術概述
    1.1 技術原理
    選擇性非催化還原法（Selective Non-Catalytic Reduction，SNCR）脫硝工藝是在不使用催化劑的條件下，將氨水、尿素等還原劑噴入鍋爐爐內，先熱分解成NH3，再與NOx進行選擇性氧化還原反應，生成無害的氮氣和水的一種脫硝方法。該技術以爐膛為反應器，將還原劑噴入爐膛溫度為850-1100度的區域，還原劑迅速熱分解NH3與煙氣中的NOx反應生成N2和H2O。
    1.2 技術特點
    SNCR煙氣脫硝技術的主要特點為：脫硝效果較明顯，應用在大型燃煤鍋爐上能夠達到30%-50%的NOx倍除率；在中小型燃煤上（特別是循環流化床鍋爐）可達到50%-70%的脫硝效率；還原劑多樣易得；脫除NOx的還原劑一般都是含氮的物質，包括氨、尿素和各種銨鹽，應用廣泛的是氨和尿素；SNCR脫硝系統運行過程沒有任何固體或液體的污染物或副產物生成，無二次污染；阻力小，對鍋爐的正常運行影響較??；投資成本和運行成本低；系統簡單；不需要改變現有鍋爐的設備設置，只需增加還原劑的儲存模塊、稀釋計量模塊、分配噴射模塊；施工時間短。
    1.3 脫硝噴槍
    脫硝噴槍是SMCR脫硝系統的關鍵設備，一般由壓縮氣體系統、液體管路系統、脫硝噴槍、噴槍保護套管組成。為了達到良好的脫硝效率，對于不同類型、容量的鍋爐，脫硝噴槍的運行參數是不同的，其設計參數由CFD模擬確定。
    經過試驗研究、工程實踐已成功研發出一種對鍋爐煙氣SNCR脫硝系統適應性較好的霧化噴槍，防爆管霧化噴槍。該噴槍制造過程可以通過改變液體室、霧化室、噴嘴出口孔徑等參數，運行過程可控制液體、氣體的壓力等參數，從而實現良好的霧化效果，以滿足脫硝系統所需。該噴射器結構簡單、造價低、無易耗品；霧化效果好，不產生液滴，對水冷壁沒有不良影響；霧化氣源可選擇壓縮空氣或過熱蒸汽。

    1.4 影響因素
    1.4.1 反應溫度
    以尿素作為SNCR的還原劑，其反應的溫度窗口為850-1150度。鍋爐爐膛隨運行負荷的變化呈規律性分布，所以向爐膛中噴入還原劑的噴射器應當采用分層布置，以適應鍋爐負荷的變化，確保噴射點在***反應窗口內。一般來說，SNCR溫度窗口大體對應于鍋爐燃燒器上部至折焰角之間的區域。爐膛溫度較高的循環流化床鍋爐，可將還原劑的噴射器布置在爐
    膛與分離器之間的水平煙道上。
    1.4.2 NH3 x摩爾比
    一般情況下，NH3 x摩爾比取值1.0-2.0之間，***不超過2.5。氨氮比增大雖然有利于NOx的還原，但是NH3泄漏量會隨之增加。在SNCR脫硝系統運行中，基于脫硝效果與運行成本的考慮，一般選用1.4-1.6NH3 x摩爾比。
    1.4.3 停留時間
    SNCR脫硝反應過程包括：從噴射器中射出的尿素溶液與煙氣混合；尿素溶液中水的蒸發；尿素被高溫熱解成NH3；NOx與NH2反應生產N2、H2O。上述反應過程都在溫度窗口內完成是SNCR系統取得理想效果的重要保證。因此，延長還原劑在溫度窗口下的停留時間脫硝反應充分進行的非常必要的條件。研究表明，停留時間與鍋爐結構有較大的關系，應該保證停留時間在0.7-1.0s。
    1.4.4 其他因素
    氧含量是SNCR還原反應進行的一個重要因素：沒有O2存在條件下，NOx脫除效率很低；當O2濃度從2%增加到4%時，還原NOx的量不隨其變化；隨O2濃度進一步增加，脫硝效率反而下降。為了提高SNCR的脫硝效率、降低溫度窗口，可投入的添加劑有H2、CH4、CO等。
    2、CFB鍋爐脫硝的必要性與可行性
    CFB鍋爐以其環保、節能和良好的燃料適應性已被廣泛采用，特別是用于造紙、紡織行業的工業鍋爐。循環流化床鍋爐是一種具有低氮燃燒效果的鍋爐，其燃煤產生的NOx濃度為250-600mg/m3（主要取決于煤的品種），隨著環保要求的不斷提高，需要對CFB燃煤產生的煙氣進行降氮脫硝處理。
    SCR脫硝系統雖然可以取得高達90%的NOx倍除率，但SCR技術存在催化劑價格昂貴、壽命周期短的問題，導致投資較大，限制了其廣泛應用。SNCR脫硝技術具有成本低、占地面積小、設施簡單的優點，尤其適合老電廠的改造。SNCR脫硝技術可在CFB鍋爐煙氣處理中獲得50%以上的脫硝效率，從而滿足不斷提高的環保標準的要求。因此，從技術、投資角度考慮，CFB鍋爐煙氣選擇SNCR是一種經濟實用的脫硝技術。
    燃燒溫度較高（爐膛***溫度達1050度）的CFB鍋爐具有一個非常有效的還原劑噴入點和混合反應器—旋風分離器。旋風分離器內的煙氣擾動強烈，有利于實現噴入的還原劑與煙氣之間迅速、均勻地混合；wvyb3kkd的溫度范圍均屬于SNCR反應溫度窗口，氣體在分離器內的流動路徑較長，可延長反應停留時間。該類CFB鍋爐的SNCR系統的還原劑噴射點可設置在爐膛與旋風分離器之間的水平煙道上，其脫硝效率能達到60%，甚至達到70%。一股的CFB鍋爐（爐膛***溫度約900度）的SNCR系統的還原劑噴射點設置在爐膛的上部，其脫硝效率能為40%-60%。