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SNCR脱硝技术

编辑:
admin
来源:
未知
发布时间:
2019-01-04

  1、原理:

  选择性非催化还原(SNCR)脱除NOx 技术,是把含有NHx基的还原剂(如氨水或者尿素等)在高温(800-1100℃)和没有催化剂的情况下, 通过烟道气流中产生的氨自由基与NOx反应, 把NOx还原成N2和H2O。

  2、工艺及影响因素:

  典型的SNCR系统由还原剂储槽、多层还原剂喷人装置以及相应的控制系统组成。它的工艺简单, 操作便捷。SNCR工艺可以方便地在现有装置上进行改装,因为它不需要催化剂床层, 而仅仅需要对还原剂的储存设备和喷射系统加以安装,因而初始投资相对于SCR工艺来说要低得多, 操作费用与SCR工艺相当。SNCR还原NO的化学反应效率主要取决于烟气温度、高温区停留时间、含氨化合物(即还原剂)注入的类型和数量、混合效率等影响因素。

  (1)温度:温度对SNCR的还原反应的影响最大。当温度高于1100℃ 时,NH3会被氧化成NO, 反而造成NOx排放浓度增大;而温度低于900℃时, 反应不完全, 会造成所谓的“氨穿透” , 氨逃逸率高,造成新的污染。

  (2)氨氮比NSR:氨氮比对NOx还原率的影响也很大。SNCR工艺一般氨的逃逸量限制在5×10-6或者更低, 所以将氨氮比NSR控制在1.0—1.6范围内较好,最好不要超过2.0。

  (3)合适的停留时间:因为任何反应都需要时间, 所以还原剂必须和NOx在合适的温度区域内有足够停留时间, 这样才能保证烟气中的NOx还原率。还原剂在最佳温度窗口的停留时间越长, 则NOx的脱除效果越好。同时停留时间的增加使脱硝的最佳温度下降。NH3的停留时间超过1秒则可以出现最佳NOx脱除率。尿素和氨水需要0.3-0.4秒的停留时间以达到有效的NOx脱除效果。有试验表明,停留时间从: 100毫秒增加到500毫秒, NOx最大还原率从70%上升到了93%左右。

  (4)氮还原剂类型:SNCR工艺所用的两种最基本的还原剂是氨和尿素。国内外的学者研究了氨、尿素、碳酸氢铵、氰尿酸(异氰酸)等多种不同还原剂的脱硝过程, 发现还原剂在不同的含氧量和温度下还原的特性不一样,氨的合适反应温度最低, 异氰酸的合适反应温度最高,氨、尿素、氰尿酸三种还原剂分别在1%、5%和12%的含氧量下脱硝效果最好。在不同条件下各种氮还原剂的最佳温度窗口不一样, 但总体上氨和碳酸氢钱的脱硝温度范围最宽, 尿素的温度范围最窄,一般情况下氨在850-1100℃ , 尿素在900-1050℃ , 作为还原剂氨比尿素要好。

  (5)还原剂和烟气混合程度和温度梯度:喷人的氮还原剂必须与NOx充分混合才能发挥比较好的脱硝效果, 但是如果混合时间太长, 或者混合不充分, 就会降低反应的选择性。因为局部的浓度低, 过量的氨等物质会与氧气发生反应, 还原剂的效率降低, 整体脱硝率也会降低。国内外的学者研究发现SNCR技术工业应用上的低脱硝率是因为混合的限制和温度的梯度大。因而氨与烟气的混合必须迅速,同时高的射流动量与烟气气流的动量比可以提高脱硝的性能, 烟气气流的湍流程度对混合有促进作用。由于水泥窑炉的湍流程度相对锅炉要好, 因而其混合程度较好。温度梯度的影响, 体现在梯度大可能使反应的温度窗口向高温方向移动。

  (6)烟气气氛:烟气中的O2、CO、H2O、H2、Chi等成分都对脱硝反应产生一定的影响作用。

  (7)初始NOx浓度水平:初始NOx的含量对还原效率也有影响, 反应物浓度的减少, 导致了反应动力的减小。在较低的反应物浓度条件下, 最优温度降低, 所以反应效率也就下降了。

  (8)添加剂:O2、CO、H2O、H2、Chi等气体作为添加剂,均可有效扩大脱硝的温度窗口范围, 可使脱硝在更低的温度和更宽的温度窗口范围下良好运行, 对还原效果基本没有影响,工程应用价值很高。

  (9)压力和表面作用


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