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SNCR（Selective Non-Catalytic Reduction）即為選擇性非催化還原法，是一種經(jīng)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(nèi)的熱量蒸發(fā)霧化。在適宜的溫度范圍內(nèi)，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(yōu)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。
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℃~1 100℃的區(qū)域，該還原劑迅速熱分解成 NH3 和其它副產(chǎn)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(nèi)，還原 NOx 的化學反應方程式主要為
而采用尿素作為還原劑還原 NOx 的主要化學反應為：
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�？傊�，SNCR 還原 NO的過程是上述兩類反應相互競爭、 共同作用的結(jié)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(tǒng)組成 SNCR脫硝技術特點 SNCR脫硝效率的影響因素 SNCR脫硝技術的應用及前景
SNCR 脫硝系統(tǒng)主要包括尿素存儲系統(tǒng)、尿素溶液配制系統(tǒng)、尿素溶液儲存系統(tǒng)、溶液噴射系統(tǒng)和自動控制系統(tǒng)。
1 尿素供應站
尿素存儲系統(tǒng)、尿素溶液配制系統(tǒng)和尿素溶液儲存系統(tǒng)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(nèi), 完成尿素儲存、尿素溶液配制的任務, 泵送到爐前噴射系統(tǒng)。
2 溶液噴射系統(tǒng)
溶液噴射系統(tǒng)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(qū)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(diào)節(jié)閥門, 控制噴射層的流量。
3 自動控制系統(tǒng)
自動控制系統(tǒng)采用獨立的可編程序邏輯控制器 ( PL C) , 系統(tǒng)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(tǒng) (DCS)通信; 系統(tǒng)設有必要的報表、查詢和報警等功能�？刂葡到y(tǒng)根據(jù)采集的相關信號, 控制、調(diào)節(jié)主要設備運行情況和噴槍運行情況, 實現(xiàn)高效脫硝。
>>保藍SNCR脫硝技術優(yōu)勢
(1) 系統(tǒng)簡單：
不需要改變現(xiàn)有鍋爐的設備設置，而只需在現(xiàn)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(tǒng)結(jié)構(gòu)比較簡單；
(2) 系統(tǒng)投資�。�
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(tǒng)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�。�
對鍋爐的正常運行影響較��；
(4) 系統(tǒng)占地面積�。�
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(nèi)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(jù)鍋爐特性和運行經(jīng)驗，最佳的溫度窗口通常出現(xiàn)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(qū)域。
2·合適的溫度范圍內(nèi)可以停留的時間
停留時間：指反應物在反應器內(nèi)停留的總時間；在此時間內(nèi)，NH3、尿素等還原劑與煙氣的混合、水的蒸發(fā)、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(jīng)鍋爐氣路的氣速；SNCR系統(tǒng)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(fā)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(tài)
8·添加劑的作用
SNCR在不同的鍋爐中的應用。對于垃圾爐、某些工業(yè)鍋爐，由于其爐膛內(nèi)的溫度正好處于其反應溫度窗內(nèi)，因此SNCR適應性比較好，噴氨點的設置和控制比較簡單。而且由于不經(jīng)過對流受熱面，爐膛內(nèi)的溫度又相對穩(wěn)定，所以運行的可靠性相對要好一些。因此SNCR在這類鍋爐的應用比較多。
要解決反應溫度窗的遷移的問題，煙氣溫度的測量就是良好控制的前提。在這么高的溫度下，現(xiàn)有的技術水平，從測點數(shù)量、成本、測量的可靠性、儀表的損壞率都會有一些問題。
另外一個問題就是氨氮摩爾比的問題。氨氮摩爾比是獲得高的脫硝效率、低的漏氨和穩(wěn)定的性能的重要因素。首先，SNCR還原反應的氨氮摩爾比不象SCR一樣固定為1：1，隨著反應條件的變化，這個比例是一個變化的值。然后，在SNCR的噴氨區(qū)，NOx的分布的均勻性很差，而且沒有使NOx分布變得均勻的混合手段，因此要獲得接近最佳氨氮摩爾比幾乎是不可能的。NOx測量的環(huán)境以及NOx測量儀的成本，使得動態(tài)準確獲得NOx的分布數(shù)據(jù)比獲得煙氣溫度有關數(shù)據(jù)的困難大得多。
SNCR的脫硝效率，隨著鍋爐的性能設計和受熱面布置的不同，所能達到的極限也不同。如果在鍋爐設計的時候，在性能設計和受熱面設計時為SNCR而改變，那么SNCR會容易一些。但是這樣大多是得不償失的。所以在具體項目上SNCR的可行性論證，要等鍋爐設計基本方案出來以后，才能說脫硝效率能夠有望達到多高的水平。
要把SNCR的脫硝效率發(fā)揮到極致，首先假設煙氣溫度和NOx測量技術的發(fā)展以及成本的降低，使準確、及時、可靠、地動態(tài)測量可能的反應區(qū)域內(nèi)的盡可能多的溫度以及進出口NOx數(shù)值成為可能。然后按照煙氣流動方向和煙道截面方向的布置足夠多的噴氨區(qū)域，按照測量的數(shù)據(jù)對噴氨量進行精確調(diào)控。如果可能，鍋爐受熱面布置的時候，在同一級過熱器或者再熱器受熱面在適當?shù)牡胤綇闹虚g拉開，為自由布置噴氨區(qū)域提供方便，甚至將對反應溫度區(qū)有意多留長一點的凈空。
總之，SNCR確實存在一些問題，因溫度窗口、濃度分布、脫硝效率等問題確難在大型煤粉爐上廣泛應用。但是由于方便改造，SNCR建設周期短、投資少等優(yōu)勢在流化床、中小型電廠改造項目、垃圾焚燒爐和應對脫硝催化劑價格昂貴且易中毒失效而生的SNCR與SCR聯(lián)合脫硝技術作為預脫硝項目上很有市場。
