选择性非催化还原脱硝技术(SNCR).

职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库选择性非催化还原脱硝技术（SNCR）•一、SNCR脱硝技术原理•二、常用的SNCR工艺流程介绍•三、典型的SNCR系统组成介绍一、SNCR脱硝技术原理所谓SNCR技术，就是在不采用催化剂、温度为850~1100℃的情况下，在炉膛（或循环流化床分离器）内烟气适宜处均匀地喷入氨或尿素等氨基还原剂，还原剂在炉中迅速分解为自由基NH3和NH2，与烟气中的NOx反应生成N2和H2O，而基本不与烟气中的氧气发生作用的技术，脱硫效率一般在30%~50%。它利用炉内的高温驱动氨与NO的选择性还原反应，因此不需要昂贵的催化剂和体积庞大的催化塔，初投资低，停炉安装期短。1.1概论典型的SNCR布置方案（1）以氨作为SNCR的还原剂时，发生反应：4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O当温度过高时，会发生反应：4NH3+5O2→4NO+6H2O当温度低于850℃时，反应不完全，氨的逃逸率高，造成二次污染，导致脱硝不完全。可见温度过高或过低都不利于对污染物排放的控制。1.2反应机理（2）当以尿素作为还原剂时，发生反应：CO(NH2)2→2NH2+CONH2+NO→N2+H2OCO+NO→1/2N2+CO2将尿素加水配成50%的溶液，直接喷入900~1100℃的烟气中，可以达到与喷氨一样的效果。（3）尿素作为还原剂SNCR优缺点优点：1）尿素是无毒无害的化学品2）系统小、投资低，且不存在带压和危险的存储、处理和安全设备3）动力消耗低4）使用液态反应剂，可以更有效地控制喷雾模式和化学剂分布，保证良好的混合。缺点：1）尿素作为还原剂要比氨作还原剂产生更多的N2O2）运行不当，尿素作还原剂可能造成较多的CO排放3）在锅炉过热器前大于800℃的炉膛位置喷入低温尿素溶液，会影响炽热煤炭的继续燃烧，引发飞灰、残炭率提高的问题二、常用的SNCR工艺流程2.1以尿素为还原剂的SNCR工艺流程作为还原剂的固体尿素，首先被溶解制备成浓度为50%的尿素浓溶液，尿素溶液被稀释为5%~10%的尿素稀溶液，再经过计量分配装置的精确计量分配至每个喷枪，经喷枪喷入炉膛，进行脱除NOX反应。以尿素为还原剂的SNCR系统脱硝过程由以下四个基本过程完成：a固体尿素的接收和储存还原剂；b还原剂的溶解、储存、计量输出及与水混合稀释；c在锅炉合适位置注入稀释后的还原剂；d还原剂与烟气混合进行脱硝反应图2-1以尿素为还原剂的SNCR工艺流程2.2以液氨为还原剂的SNCR工艺流程纯氨系统含有储氨罐，用于存储液氨，氨罐槽车将液氨运送至工厂内，通过卸载管线进行卸氨，氨罐和氨蒸发器构成一个循环回路，通过加热液氨使其蒸发后回到氨储罐，维持其上部氨蒸气的量。氨蒸气从储罐顶部被抽出，经过调压后送往锅炉脱硝。为了保证喷入的氨气有足够的穿透力需要使用特殊喷枪，确保足够的氨气动量。根据布置在系统出口处的连续检测装置所测得量的排放数据来控制从氨储罐抽出的氨蒸气量。在氨蒸气被喷入炉膛之前用空气将其稀释为浓度小于10%的混合物（一般为5%~10%），氨和空气流量都由流量计测量监视，通过合适的控制阀来实现精确控制。图2-2以液氨为还原剂的SNCR工艺流程2.3以氨水为还原剂的SNCR工艺流程喷射氨水的SNCR脱硝系统由氨水卸载系统、存储系统、计量系统、分配系统及氨水泵等构成。将水溶氨储存在储罐中并保持常温常压，用泵将其从储罐送到喷嘴处喷入分离器内即可使用，在喷嘴处用压缩空气来雾化水溶氨，用控制阀组来调节喷嘴流量，当不需要喷水溶氨时用空气对系统进行吹扫。氨水溶液运输和处理方便，不需要额外的加热设备或蒸发设备，由于脱硝系统需要的氨的容量较大，但氨水浓度较小，所以导致氨水的运输成本及储罐系统容量较大。图2-2以氨水为还原剂的SNCR工艺流程三、典型的SNCR系统组成介绍一个典型的SNCR系统主要由四部分组成：1）还原剂的接收和储存系统；2）输送、稀释计量和喷射混合系统；3）还原反应剂、喷射器和与之相关的控制系统；4）NOX在线监控系统。（1）采用氨作为还原剂时，既可用液氨，也可用氨水。液氨在常温常压下呈气态，必须在压力容器中运输和储存，有较高的安全要求。氨水一般采用29.49%的水溶液。由于浓度大于28%的氨水的储运需获得认可，所以近年来也有在SNCR系统中用19%的氨水。但在降低氨水浓度的同时，增加了所需的储存空间。液氨和氨水都必须经过一个蒸发器，以气态形式喷入炉膛。可见氨水比液氨需要消耗更多的蒸发热量。3.1还原反应剂的接收和储存系统（2）尿素一般采用50%的水溶液，可直接喷入炉膛。由于尿素的冰点仅为17.8℃。因此较冷的季节应对尿素溶液进行加热和循环。尿素可采用固体颗粒运输，但在厂内必须设置溶解装置。与氨系统相比，尿素系统有以下优点：•尿素是一种无毒、低挥发的液体，在运输和储存方面比氨更加安全；•尿素溶液喷入炉膛后在烟气中扩散较远，可改善大型锅炉中吸收剂和烟气的混合效果。稀释水压力控制模块（DWP）的典型设计一般由多台全流量的多级不锈钢离心泵、一组双联过滤器、压力控制阀和压力/流量仪表等组成。供反应器稀释用的工艺水中溶解固形物要低，过滤后水中悬浮物应低于50mg/L。喷射区测量（IZM）模块是用来测量锅炉每个喷射区喷入的反应剂浓度和流量的。尿素喷入锅炉前必须用过滤水将50%的尿素溶液稀释到10%。每个IZM模块一般包括1台化学计量泵，1台水泵、1~2个管道静态混合器和1个现场控制盘、区段隔离阀和流量计、控制阀。3.2还原剂的输送、稀释计量系统IZM模块通常设计成含有与中央控制模块和局地顺序逻辑控制等控制系统相响应的化学反应剂流量和区段压力阀。图3-1为典型的SNCR吸收剂计量模块，通过该控制系统的IZM模块，可随出口NOX浓度、锅炉负荷、燃料质量等变化来调整反应剂加入量和反应活性。根据锅炉容量、处理前后NOX浓度和所需要的NOX去除率，尿素SNCR系统一般可采用1~6组IZM模块，并联合安装在一个滑动底板上。图3-1SNCR还原剂计量装置混合均匀的尿素稀溶液从IZM模块输送到装在邻近锅炉的分配模块上。每个分配模块由流量计、平衡阀和与自动控制系统连接的调节器组成。控制系统能精确地控制流入每个喷射器的还原剂量和雾化空气或蒸汽流量。分配模块也包括为控制尿素喷入过程用的手动阀。压力表和不锈钢连接管等。供还原剂至多个喷射器的每个IZM模块一般只设1~2个分配模块。3.3还原反应剂喷射混合系统对于大容量锅炉，要将多个喷射器安装在锅炉的几个不同部位，能通过IZM模块进行独立操作或联合操作，并且对还原剂喷入量和喷入部分可以进行有效控制，使SNCR系统对锅炉负荷变动和维持氨的逃逸量具有可操作性。喷射区数量和部位由锅炉的温度场和流场来确定，国外一般采用流场和化学反应的数值模拟技术来优化喷射部位。典型的设计是设1~5个喷射区（300MW机组），每个区设4~12个喷射器。喷射器一般布置在锅炉过热器和再热器之间，对于老锅炉的改造，也可设在水冷壁区。喷射器有枪式和墙式两种类型。图3-2和图3-3分别为两种现场布置的SNCR喷射器照片图。图3-2墙式喷枪墙式喷射器在特定部位插入锅炉内墙，一般每个喷射部位设置1个喷嘴。墙式喷嘴一般应用于短程喷射就能使反应剂与烟气达到均匀混合的小型锅炉和尿素SNCR系统。由于墙式喷嘴不直接暴露于高温烟气中，其使用寿命比枪式喷射器的长。图3-3枪式喷枪枪式喷射器由1根细管和喷嘴组成，可以将其从炉墙深入烟流中。喷枪一般应用于烟气与翻译件难于混合的氨喷SNCR系统和大容量锅炉。在某些设计中，喷枪可延伸到锅炉整个断面。喷枪可按当喷嘴或者多个喷嘴设计。后者设计较为复杂，因此要比单个喷嘴的喷枪和墙式喷嘴价格贵些。因喷射器需承受高温和烟气的冲击，比较容易遭受侵蚀、腐蚀和结构破坏，所以喷射器一般不用不锈钢制造，且设计成可更换的。除此以外，喷射器常用空气、蒸汽和水进行冷却。为使喷射器最少地暴露于高温空气重中，喷枪式喷射器和一些墙式喷嘴也可设计成可伸缩的。当遇到锅炉启动、停运、季节性运行或一些其他原因SNCR需停运时，可将喷射器退出运行。还原剂用专门设计的喷嘴在有压下喷射，以获得最佳尺寸和分布的液滴。用喷射角和速度控制还原剂轨迹，尿素系统常通过双流体喷嘴用载体流如空气或蒸汽，与还原剂一起喷射。还原还原剂喷射系统按耗能高低分为高能和低能两种喷射系统。低能喷射系统利用较少和较低压力的空气，而高能系统需要大量的压缩空气或蒸汽。用于大容量锅炉的尿素系统一般均采用高能系统。高能系统因需装备较大容量的空气压缩机、制造坚固的喷射系统和消耗较多的电能，其制造和运行费用均较高。用氨基作还原剂的喷射系统一般比尿素系统复杂且昂贵些，原因是这种系统喷射的气相氨而不是液氨溶液。为此，氨基喷射系统常配备多个喷嘴的高能喷枪系统，在锅炉通道的宽度和高度内按网格形式布置喷枪。谢谢大家！Thanks!