SNCR脫硝設備

　　
　　SNCR（Selective Non-Catalytic Reduction）即為選擇性非催化還原法，是一種經濟實用的NOx脫除技術，其原理是以NH3、尿素[CO(NH2)2]等作為還原劑，在注入到鍋爐之前霧化或者注入到鍋爐中靠爐內的熱量蒸發霧化。在適宜的溫度范圍內，氣相的氨或者尿素就會分解為自由基NH3和NH2，在特定的溫度和氧存在的條件下，還原劑與NOx的反應優于于其他反應而進行。因此可以認為是選擇性化學過程。還原劑有不同的反應溫度范圍，此溫度范圍稱為溫度窗口，對本方法的脫硝效率有較大影響。

 

　　SNCR工作原理
 

　　選擇性非催化還原(SNCR)脫除 NOx技術是把含有 NHx 基的還原劑(如氨氣、 氨水或者尿素等)噴入爐膛溫度為 800℃-1100℃的區域，該還原劑迅速熱分解成 NH3 和其它副產物，隨后 NH3與煙氣中的NOx進行SNCR 反應而生成N2。
 

　　采用 NH3作為還原劑，在溫度為 900℃~1 100℃的范圍內，還原NOx。
 

　　SNCR 還原 NO的反應對于溫度條件非常敏感，爐膛上噴入點的選擇，也就是所謂的溫度窗口的選擇，是 SNCR還原 NO效率高低的關鍵。一般認為理想的溫度范圍為 700℃~1 100℃, 并隨反應器類型的變化而有所不同。當反應溫度低于溫度窗口時，由于停留時間的限制，往往使化學反應進行的程度較低反應不夠徹底，從而造成 NO 的還原率較低，同時未參與反應的 NH3 增加也會造成氨氣泄漏。 而當反應溫度高于溫度窗口時， NH3 的氧化反應開始起主導作用：
 

　　從而，NH3 的作用成為氧化并生成 NO，而不是還原 NO為 N2。總之，SNCR 還原 NO的過程是上述兩類反應相互競爭、 共同作用的結果。 如何選取合適的溫度條件同時兼顧減少還原劑的泄漏成為 SNCR 技術成功應用的關鍵。

　　SNCR脫硝系統組成
 

　　SNCR 脫硝系統主要包括尿素存儲系統、尿素溶液配制系統、尿素溶液儲存系統、溶液噴射系統和自動控制系統。
 

　　1  尿素供應站

　　尿素存儲系統、尿素溶液配制系統和尿素溶液儲存系統集中布置, 共同組成尿素供應站(以下簡稱“尿素站” ) 。尿素站占地面積約 235 m2 , 高約 15 m。它的主要設備包括: 1 個干尿素儲倉, 1 個計量倉, 1 臺螺旋輸送機, 1 個配液池, 2 個尿素溶液儲罐, 2 個尿素溶液輸送泵和 2 個水加壓泵。在尿素站內, 完成尿素儲存、尿素溶液配制的任務, 泵送到爐前噴射系統。
 

　　2  溶液噴射系統

　　溶液噴射系統由三層噴射層組成, 每層由 14 個噴射器組成。三層噴射層布置在爐膛燃燒區域上部和爐膛出口處, 以適應鍋爐負荷變化引起的爐膛煙氣溫度變化, 使尿素溶液在最佳反應溫度窗口噴入爐膛。每層噴射層都設有總閥門控制本噴射層是否投運, 不投運的噴射槍則由氣動推進器帶動退出爐膛避免高溫受熱。各噴射層的尿素管道和霧化蒸汽管道上均設有調節閥門, 控制噴射層的流量。
 

　　3  自動控制系統

　　自動控制系統采用獨立的可編程序邏輯控制器 ( PL C) , 系統單獨設置 1 臺工程師站 (兼操作員站) , 預留 OPC 通信接口與電廠分散控制系統 (DCS)通信; 系統設有必要的報表、查詢和報警等功能。控制系統根據采集的相關信號, 控制、調節主要設備運行情況和噴槍運行情況, 實現高效脫硝。
 

　　SNCR脫硝技術優勢
 

　　(1) 系統簡單

　　不需要改變現有鍋爐的設備設置，而只需在現有的燃煤鍋爐的基礎上增加氨或尿素儲槽，氨或尿素噴射裝置及其噴射口即可，系統結構比較簡單；
 

　　(2) 系統投資小

　　相對于SCR的大約40美元kW-1 ~60美元kW-1 的昂貴造價，由于系統簡單以及運行中不需要昂貴的催化劑而只需要廉價的尿素或液氨，所以 SNCR 大約 5 美元?kW-1 ~10 美元kW-1 的造價顯然更適合我國國情；
 

　　(3)  阻力小

　　對鍋爐的正常運行影響較小；
 

　　(4)  系統占地面積小

　　需要的較小的氨或尿素儲槽，可放置于鍋爐鋼架之上而不需要額外的占地預算。

　　在SNCR技術設計和應用中，影響脫硝效果的主要因素包括：
 

　　（1）溫度范圍

　　溫度對 SNCR 的還原反應的影響最大。當溫度高于 1 000℃時，NOx 的脫除率由于氨氣的熱分解而降低；溫度低于 1 000℃以下時，NH3 的反應速率下降，還原反應進行得不充分，NOx 脫除率下降，同時氨氣的逸出量可能也在增加。由于爐內的溫度分布受到負荷、煤種等多種因素的影響，溫度窗口隨著鍋爐負荷的變化而變動。根據鍋爐特性和運行經驗，最佳的溫度窗口通常出現在折焰角附近的屏式過、再熱器處及水平煙道的末級過、再熱器所在的區域；
 

　　（2）合適的溫度范圍內可以停留的時間

　　停留時間：指反應物在反應器內停留的總時間；在此時間內，NH3、尿素等還原劑與煙氣的混合、水的蒸發、還原劑的分解和NOx的還原等步驟必須完成；停留時間的大小取決于鍋爐的氣路的尺寸和煙氣流經鍋爐氣路的氣速；SNCR系統中，停留時間一般為0.001s～10s；
 

　　（3）反應劑和煙氣混合的程度；

　　混合程度：要發生還原反應，還原劑必須與煙氣分散和混合均勻；混合程度取決于鍋爐的形狀與氣流通過鍋爐的方式；
 

　　（4）NH3/NOx摩爾比（化學當量比）；
 

　　（5）未控制的NOx濃度水平；
 

　　（6）氣氛（氧量、一氧化碳濃度）的影響；
 

　　（7）氮劑類型和狀態；
 

　　（8）添加劑的作用。

 

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