SNCR烟气脱硝技术工艺流程示意图
时间:2013-03-18 20:48来源:环保网
选择性催化还原脱除NOx的运行成本主要受催化剂寿命的影响,因此提出一种不需要催化剂的选择性还原,这就是选择性非催化还原技术。该技术是用NH3、尿素等还原剂喷入炉内与NOx进行选择性反应,不用催化剂,因此必须在高温区加入还原剂。还原剂喷入炉膛温度为900～1100℃的区域,该还原剂(尿素)迅速热分解成NH3并与烟气中的NOx进行SNCR反应生成N2,该方法是以炉膛为反应器。 研究发现,在炉膛900～1100℃这一狭窄的温度范围内,在无催化剂作用下,NH3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作用,据此发展了SNCR法。在900～1100℃的范围内,NH3或尿素还原NOx的主要反应如下。
NH3为还原剂:
4NH3+4NO+O24N2+6H2O 尿素为还原剂:
2NO+CO(NH2)2+12O22N2+CO2+2H2O
当温度高于1100℃时,NH3则会被氧化为NO,即: 4NH3+5O24NO+6H2O
不同还原剂有不同的反应温度范围,此温度范围称为温度窗。NH3的反应最佳温度区为900～1100℃。当反应温度过高时,由于氨的分解会使NOx还原率降低;另一方面,反应温度过低时,氨的逃逸增加,也会使NOx还原率降低。NH3是高挥发性的有毒物质,氨的逃逸会造成新的环境污染。
引起SNCR系统氨逃逸的原因有2种,一是由于喷入点烟气温度低影响了氨与NOx的反应;另一种可能是喷入的还原剂过量或还原剂分布不均匀。
还原剂喷入系统必须能将还原剂喷入到炉内最有效的部位,因为NOx的分布在炉膛对流断面上是经常变化的,如果喷入控制点太少或喷到炉内某个断面上的氨分布不均匀,则会出现分布较高的氨逃逸量。在较大的燃煤锅炉中,还原剂的均匀分布则更困难,因为较长的喷入距离需要覆盖相当大的炉内截面。
为保证脱硝反应能充分地进行,以最少的喷入NH3量达到最好的还原效果,必须设法使喷入的NH3与烟气良好地混合。若喷入的NH3不充分反应,则逃逸的NH3不仅会使烟气中的飞灰容易沉积在锅炉尾部的受热面上,而且烟气中NH3遇到SO3会产生(NH4)2SO4,容易造成空气预热器堵塞,并有腐蚀的危险。
SNCR烟气脱硝技术的脱硝效率一般不高,受锅炉结构尺寸影响很大,多用作低NOx燃烧技术的补充处理手段。采用SNCR技术,目前的趋势是用尿素代替氨作为还原剂。值得注意的是,近年的研究表明,用尿素作为还原剂时,NOx会转化为N2O,N2O会破坏大气平流层中的臭氧,除此之外,N2O还被认为会产生温室效应,因此产生N2O问题已引起人们的重视。
SNCR技术的工业应用是20世纪70年代中期在日本的一些燃油、燃气电厂开始的,欧盟国家于20世纪80年代末在一些燃煤电厂也开始SNCR技术的工业应用。美国的SNCR技术在燃煤电厂的工业应用是在20世纪90年代初开始的,目前世界上燃煤电厂SNCR工艺的总装机容量在5GW以上。
图为一个典型的SNCR工艺流程图,它由还原储槽、多层还原剂喷入装置和与之相匹配的控制仪表等组成。
SNCR系统烟气脱硝过程是由下面4个基本过程完成:接收和储存还原剂;还原剂的计量输出、与水混合稀释;在锅炉合适位置注入稀释后的还原剂;还原剂与烟气混合进行脱硝反应
