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元琛科技脱硝催化剂系列 SNCR脱硝系统分析

来源:元琛环保科技 官网:https://www.shychb.com/ 点击:176次

由于整个反应过程中未使用脱硝催化剂,因此SNCR脱硝技术又被称之为选择性非催化还原脱硝技术。

前篇我们介绍过SCR脱硝系统的组成及影响因素,那么SNCR脱硝系统又有哪些组成部分,其脱硝效率又受到哪些因素影响?

一、系统组成

SNCR脱硝系统一般由接收和储存还原剂;在锅炉合适位置注入稀释后的还原剂;还原剂的计量输出、与水混合稀释;还原剂与烟气混合进行脱硝反应四部分组成。

1、还原剂存储和制备系统

本系统主要由尿素溶解罐和尿素溶液储存罐两大部分组成,首先把尿素加在溶解罐内,通过搅拌器制作成预先设定比例的尿素溶液,通过循环输送泵输送至储存罐内,储罐及泵站模块可安装于氨区内,为避免罐内过压或真空,罐顶部安装呼吸孔。

2、输送分配计量系统

制造好还原剂通过还原剂输送模块输送到计量分配模块,控制系统根据从烟气处获得的烟气成分,自动计算出所需的还原剂数量,通过计量分配模块准确的分配出所需的还原剂数量到喷射系统。

3、喷射系统

该系统主要由双流体喷枪、止回阀,球阀等部件组成,因为是炉内喷射,所以对喷枪的材质和喷嘴的耐腐蚀性有很高的要求。

二、影响SNCR 脱硝效率的因素

影响SNCR 工艺最重要的3个因素:还原剂与烟气的混合、反应温度和停留时间。

1、反应剂和烟气混合的程度

还原剂与烟气的混合程度决定了反应的进程和速度,混合的效果直接决定了脱销效率的高低。SNCR脱硝效率低的主要原因之一就是混合问题,如,局部的NOx 浓度过高,不能被还原剂还原,导致脱硝效率低;局部的NOx 浓度过低,还原剂未全部发生还原反应,导致还原剂利用率低还,增加氨逃逸。

2、温度范围

NOx 的还原反应发生在特定的温度范围内,由于SNCR 未使用催化剂故需要较高的温度来保证还原反应的进行(SNCR的反应温度区间850℃~1150℃)。

如果温度太低,会导致NH3反应不完全,形成所谓的“氨穿透”,增大NH3逸出的量形成二次污染;随着温度升高,分子运动加快,氨水的蒸发与扩散过程得到加强,对于SNCR 而言,当温度上升到800℃以上时,化学反应速率明显加快,在900℃左右时,NO 的消减率达到最大;然而随着温度的继续升高,超过1200℃后,NH3与O2的氧化反应会加剧,生成N2、N2O或者NO,增大烟气中的NOx 浓度,脱硝率反而下降。

3、还原剂种类

各种含有氨基,并在加热的时候分解放出NH3的物质都可以作为SNCR 反应的还原剂,其中最常用的还原剂是氨气和尿素,使用这两类还原剂时,其还原机理不同获得的NOx 的脱除率略有不同。

4.还原剂停留的时间

在相同条件下,较长还原剂停留时间,脱硝效果更好。在此时间内,NH3或尿素等还原剂与烟气的混合、水的蒸发、还原剂的分解和NOx 的还原等步骤须全部完成,一般要求时间为0.5s,尿素氨水的停留时间一般在0.3-0.5s 之间。

5.氨氮比(NSR)

即反应中氨与NO 的摩尔比值,按照SNCR 反应,还原1mol NO 需要1mol 氨或0.5mol 尿素,但实际中还原剂的量要比这个量大,因为实际反应比较复杂,且气体混合不均匀,要达到较好的脱硝效果就必须增大还原剂量。但实验表明,当NH3/NO比达到2.0以上时,NO脱除率曲线明显变缓,NH3/NO比过大则会引起氨气逸出量增大,造成污染,成本升高,目前SNCR 的NSR 一般控制在1.2-1.5左右。

6.燃料对SNCR 的影响

在锅炉燃用的燃料不同时,利用SNCR 装置取得的脱硝效率略有不同。使用煤作为燃料时,灰分较高,煤灰中常常富含碱金属氧化物、CaO、Fe2O3等活性物质。研究表明,灰分中的CaO、Fe2O3等物质能促进高温下NOx 与C 反应生成N2,减少烟气中NO、N2O 的浓度;而且CaO 和Fe2O3等循环物料中的活性物质还对NH3与NO 的反应有多相催化的作用,促进反应的进行,所以使用煤作为燃料时SNCR 的脱除率较高。

7.烟气气氛

烟气中的O 2、CO、H2O、H2、CHx等成分都对脱硝反应产生一定的影响作用。

在缺氧的情况下,SNCR反应并不会发生。要在有氧的情况下,SNCR反应才能进行,同时氧浓度的上升使反应的温度窗口向低温方向移动,最大的脱硝率下降。在低温下,当水蒸汽的浓度低时,它是还原反应的促进剂,浓度高时是反应的阻碍剂。CO 浓度上升,使SNCR 的温度窗口向低温方向移动,脱硝的最佳温度下降,而且脱硝率有所下降。

8.初始NOx 浓度

初始NOx 的含量对还原效率也有影响,初始NOx 浓度的减少,导致了反应物减小。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。有研究表明,存在一个NOx 的临界浓度,NOx的初始浓度如果小于这个临界值,那么无论如何增加氨氮比,也不能脱除NOx。同时NOx 的初始浓度高,反应的温度窗口向右移动。初始浓度在200-300mg/Nm3间脱硝效率最高。

SCR脱硝系统与SNCR脱硝系统是现阶段烟气治理中应用较为广泛的两种方法,二者主要区别在于SCR脱硝系统采用了SCR脱硝催化剂,脱硝效率更高。



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