SNCR脱硝过程反应机理分析

一、 前言
　　我国是当今世界上最大的开展中国度，在经济快速开展的同时，能源的耗费量也是非常宏大的。从国外经历来看，环保法规的日趋严厉是环保技术开展的重要动力。随着环保请求的不时进步，研讨合适我国国情的低本钱的低NOX排放技术具有良好的前景。因而，有效的控制工业NOX的生成及排放成为一个很重要的课题。
　　二、当前脱硝技术简介
　　当前有关熄灭前脱硝的研讨很少，简直一切的研讨都集中在熄灭中和熄灭后的NOX控制，即低NOX熄灭技术与烟气脱硝技术。表1是目前应用较普遍的NOX控制技术的技术经济性比拟。由表可见，在熄灭过程中控制NOX产生的技术，如低NOX熄灭器、空间分级熄灭和烟气循环等，主要是经过熄灭优化降低NOX排放。这些技术的普遍特性是，投资费用相对较低，锅炉改造容易，但是脱硝效率较低，最高不超越50%，难以满足日益严厉的NOX排放规范。
　　应用烃类物质复原NOX的再燃技术、应用氨基复原剂复原NOX的选择性非催化复原（SNCR）和选择性催化复原（SCR）以及先进再燃技术等，主要是应用复原剂（再燃燃料或氨基复原剂）将熄灭构成的NOX进一步复原，效率相对较高，可进一步降低NOX排放。其中SCR技术以NH3为复原剂，在SCR催化剂的作用下将烟气中的NOX选择性的复原为N2和H2O，其NOX脱除效率较高，NH3走漏较少，因而成为当前NOX控制中应用最普遍的技术。但是SCR技术投资本钱和操作运转费用很高，同时在已建锅炉上加装SCR安装也有一定的难度。再燃技术经过改动炉内熄灭方式的改动会带来一系列问题。
　　表1 NOX脱除技术的比拟
　　技术类型 投资本钱 NOX脱除效率/% NOX排放浓度
　　低NOX熄灭器 10-12$/kWe 30-50 520-650mg/Nm3
　　空气分级 5-26$/kWe 20-50 350-520mg/Nm3
　　烟气循环 30$/kWe 25 --------
　　再燃 7-22$/kWe 30-60 300mg/Nm3
　　SNCR 10-15$/kWe 40-50 200-600mg/Nm3
　　先进再燃 -------- >85% <300mg/Nm3
　　SCR 70-100$/kWe 50-94 50-220mg/Nm3
　　三、SNCR脱硝技术特性
　　SNCR技术是目前主要的烟气脱硝技术之一。在800～1250℃的温度范围内、无催化剂作用下，尿素或氨气复原烟气中的NOX，主要反响为（以尿素为复原剂为例）：
　　SNCR工艺系统如下图所示。
　　SNCR技术投资较低，脱硝效率中等，是一种性价比拟高的技术，而且SNCR技术以炉膛烟道为反响器，改造烦琐，便于与其它NOX控制技术结合运用。
　　以广州市华南橡胶轮胎有限公司采用的SNCR技术为例，处置后烟气排放请求到达广东省《锅炉大气污染物排放规范》DB44/765-2010中燃油锅炉中其他油品A区域（2013年1月1日在用锅炉执行）的排放限值请求。处置后的烟气中烟尘含量由86降到27（单位是mg/m3，下同），二氧化硫含量由147降到70，氮氧化物含量由536降到240。
　　四、SNCR脱硝技术的反响机理
　　4.1复原剂特性对SNCR反响的影响
　　最常用的SNCR复原剂是氨气和尿素，二者的脱硝效果有很大的差异。氨气的最佳脱硝温度在950℃左右，尿素的最佳脱硝温度为1000 ℃左右。合适尿素溶液的反响温度比氨气的高，但尿素的脱硝效果与氨气相比偏低。尿素最低可将NO降到150μmo1/mol，而氨气最低可将NO降到103μmo1/mol。在温度高于970℃时尿素的脱硝效率才高于氨气。
　　两种复原剂温度窗口的差别主要是由于尿素溶液中大量的水分惹起的。尿素溶液含有大量的水，这些水进入反响器由于高温会很快的气化，招致喷口左近温度降低，使得实践反响的温度比给定的温度低，因而尿素溶液合适的反响温度偏高。尿素自身受热会合成生成NH3和HNCO。据学者研讨HNCO的脱硝效果不如氨气，因而在氨氮比相同的条件下，NH3和HNCO的混合气不如纯氨气的脱硝效果好。混合情况也是招致二者脱硝效果差别的缘由之一。氨气作复原剂时有大量的氮气做载气，进步了复原剂气体的冲量，加强了混合效果，有利于脱硝效果的进步。而尿素溶液作复原剂时，只是靠自身的气化压力将复原剂喷入反响器内，这关于混合效果会有一定的影响。
　　4.2运转参数对SNCR反响的影响机理剖析
　　反响温度是SNCR过程最重要的影响要素，SNCR反响只要在适宜的温度下停止才干到达较高的NO脱除效率。改动其它运转参数如烟气含氧量、喷氨量会对反响温度窗口范围或某个反响温度下的NO脱除效率有一定的影响，值得进一步研讨。经过检测反响温度、NH3/NO的摩尔比NSR、入口NO浓度和烟气含氧量等参数对SNCR过程的影响，普遍得出的主要结论如下：
　　1.氨水复原NO的过程是NO氧化反响和复原反响互相竞争、共同作用的结果，只要在一个狭窄的温度窗口范围内复原反响占主导作用，削减NO使得出口NO浓度契合排放规范。在PSR反响器中合适SNCR过程的温度窗口为1150K-1350K。
　　2. SNCR过程中NO的复原主要依赖于产生的自在基，主要是OH自在基，来引发大量支链反响，招致链锁反响发作。当温度低于温度窗口范围时，OH自在基很少，NO的生成速率和耗费速率都很低，在温度窗口范围内时，OH自在基增加引发链锁反响，NH3与OH基生成NH2基，NH2基使得NO的耗费速率和生成速率都大大加快，耗费速率比生成速率大得多，因而NO被有效地复原。在高于温度窗口范围后，OH基数量飙升，NH2基被继续脱氢生成NH，再氧化生成NO，NO的耗费速率略有降低，而生成速率略有升高，但是NO净生成率仍为负，所以NO的浓度固然略有上升，但仍低于入口浓度。
　　3. NH3/NO的摩尔比NSR对NO复原的温度范围没有影响，但对NO复原效率有较大影响。NSR应控制在1.0-2.0之间，以保证NO复原效果，同时控制NH3走漏量。
　　4.当入口NO浓度成倍变化时，则出口NO浓度根本对应成比例变化，因而要相应地成比例改动复原剂NH3的参加量，以保证NO复原效果和NH3走漏量符合规范。
　　五、结语
　　本文对目前存在的几种脱硝技术停止了扼要引见，扼要引见了瑞蓝天宇环保SNCR脱硝的技术特性，并从复原剂的特性对反响的影响以及运转参数改动对反响的影响两个方面对SNCR技术的反响机理停止了论述，希望能为相关工作人员提供一些有益的参考。