SNCR技术概述

 氮氧化物（NOx）是燃煤电厂排放的主要污染物之一，也是近年受到极大关注的一种污染物。目前，国内外已经发展出了多种NOx的脱除工艺。在各种NOx脱除工艺中，选择性非催化还原（SNCR）脱硝工艺具有成本低、占地面积小、设施简单的优点，尤其适合老电厂的改造。由于大多数锅炉处于SNCR脱硝工艺温度窗口内的空间很小，还原剂与烟气不能及时均匀地混合，且在反应温度窗口内的停留时间过短，使得其在实际工业工程应用中的脱硝效率较低。循环流化床锅炉是一种具有低氮燃烧效果的锅炉，在其上部或分离器区域采用SNCR脱硝技术可实现60%左右的脱硝效率，从而实现降氮脱硝的目的。
    1、SNCR技术概述
    1.1 技术原理
    选择性非催化还原法（Selective Non-Catalytic Reduction，SNCR）脱硝工艺是在不使用催化剂的条件下，将氨水、尿素等还原剂喷入锅炉炉内，先热分解成NH3，再与NOx进行选择性氧化还原反应，生成无害的氮气和水的一种脱硝方法。该技术以炉膛为反应器，将还原剂喷入炉膛温度为850-1100度的区域，还原剂迅速热分解NH3与烟气中的NOx反应生成N2和H2O。
    1.2 技术特点
    SNCR烟气脱硝技术的主要特点为：脱硝效果较明显，应用在大型燃煤锅炉上能够达到30%-50%的NOx倍除率；在中小型燃煤上（特别是循环流化床锅炉）可达到50%-70%的脱硝效率；还原剂多样易得；脱除NOx的还原剂一般都是含氮的物质，包括氨、尿素和各种铵盐，应用广泛的是氨和尿素；SNCR脱硝系统运行过程没有任何固体或液体的污染物或副产物生成，无二次污染；阻力小，对锅炉的正常运行影响较小；投资成本和运行成本低；系统简单；不需要改变现有锅炉的设备设置，只需增加还原剂的储存模块、稀释计量模块、分配喷射模块；施工时间短。
    1.3 脱硝喷枪
    脱硝喷枪是SMCR脱硝系统的关键设备，一般由压缩气体系统、液体管路系统、脱硝喷枪、喷枪保护套管组成。为了达到良好的脱硝效率，对于不同类型、容量的锅炉，脱硝喷枪的运行参数是不同的，其设计参数由CFD模拟确定。
    经过试验研究、工程实践已成功研发出一种对锅炉烟气SNCR脱硝系统适应性较好的雾化喷枪，防爆管雾化喷枪。该喷枪制造过程可以通过改变液体室、雾化室、喷嘴出口孔径等参数，运行过程可控制液体、气体的压力等参数，从而实现良好的雾化效果，以满足脱硝系统所需。该喷射器结构简单、造价低、无易耗品；雾化效果好，不产生液滴，对水冷壁没有不良影响；雾化气源可选择压缩空气或过热蒸汽。

    1.4 影响因素
    1.4.1 反应温度
    以尿素作为SNCR的还原剂，其反应的温度窗口为850-1150度。锅炉炉膛随运行负荷的变化呈规律性分布，所以向炉膛中喷入还原剂的喷射器应当采用分层布置，以适应锅炉负荷的变化，确保喷射点在***反应窗口内。一般来说，SNCR温度窗口大体对应于锅炉燃烧器上部至折焰角之间的区域。炉膛温度较高的循环流化床锅炉，可将还原剂的喷射器布置在炉
    膛与分离器之间的水平烟道上。
    1.4.2 NH3 x摩尔比
    一般情况下，NH3 x摩尔比取值1.0-2.0之间，***不超过2.5。氨氮比增大虽然有利于NOx的还原，但是NH3泄漏量会随之增加。在SNCR脱硝系统运行中，基于脱硝效果与运行成本的考虑，一般选用1.4-1.6NH3 x摩尔比。
    1.4.3 停留时间
    SNCR脱硝反应过程包括：从喷射器中射出的尿素溶液与烟气混合；尿素溶液中水的蒸发；尿素被高温热解成NH3；NOx与NH2反应生产N2、H2O。上述反应过程都在温度窗口内完成是SNCR系统取得理想效果的重要保证。因此，延长还原剂在温度窗口下的停留时间脱硝反应充分进行的非常必要的条件。研究表明，停留时间与锅炉结构有较大的关系，应该保证停留时间在0.7-1.0s。
    1.4.4 其他因素
    氧含量是SNCR还原反应进行的一个重要因素：没有O2存在条件下，NOx脱除效率很低；当O2浓度从2%增加到4%时，还原NOx的量不随其变化；随O2浓度进一步增加，脱硝效率反而下降。为了提高SNCR的脱硝效率、降低温度窗口，可投入的添加剂有H2、CH4、CO等。
    2、CFB锅炉脱硝的必要性与可行性
    CFB锅炉以其环保、节能和良好的燃料适应性已被广泛采用，特别是用于造纸、纺织行业的工业锅炉。循环流化床锅炉是一种具有低氮燃烧效果的锅炉，其燃煤产生的NOx浓度为250-600mg/m3（主要取决于煤的品种），随着环保要求的不断提高，需要对CFB燃煤产生的烟气进行降氮脱硝处理。
    SCR脱硝系统虽然可以取得高达90%的NOx倍除率，但SCR技术存在催化剂价格昂贵、寿命周期短的问题，导致投资较大，限制了其广泛应用。SNCR脱硝技术具有成本低、占地面积小、设施简单的优点，尤其适合老电厂的改造。SNCR脱硝技术可在CFB锅炉烟气处理中获得50%以上的脱硝效率，从而满足不断提高的环保标准的要求。因此，从技术、投资角度考虑，CFB锅炉烟气选择SNCR是一种经济实用的脱硝技术。
    燃烧温度较高（炉膛***温度达1050度）的CFB锅炉具有一个非常有效的还原剂喷入点和混合反应器—旋风分离器。旋风分离器内的烟气扰动强烈，有利于实现喷入的还原剂与烟气之间迅速、均匀地混合；wvyb3kkd的温度范围均属于SNCR反应温度窗口，气体在分离器内的流动路径较长，可延长反应停留时间。该类CFB锅炉的SNCR系统的还原剂喷射点可设置在炉膛与旋风分离器之间的水平烟道上，其脱硝效率能达到60%，甚至达到70%。一股的CFB锅炉（炉膛***温度约900度）的SNCR系统的还原剂喷射点设置在炉膛的上部，其脱硝效率能为40%-60%。