投资,运行成本低,设备占地面积小,当现有锅炉的脱硝技术改造效率较低时,SNCR脱硝
技术经济性高,比较适合我国的国情。因此,在我国燃煤电厂烟气脱硝技术中占有重要
地位。
SNCR脱硝技术由于其独特的系统组成,具有以下特点:
(l)SNCR脱硝系统的建设为一次性投资,运行成本低。在脱硝过程中不使用催化剂,
不存在增加系统的压力损失等其他烟气脱硝技术引起的弊端。
(2)SNCR脱硝系统的设备占地面积小,当现有锅炉的脱硝技术改造效率较低时,
SNCR脱硝技术经济性高。
(3)SNCR工艺的整个还原过程都在锅炉内部进行,不需要另外设立反应器。
(4)SNCR脱硝技术由于在锅炉内部进行,脱硝效率受锅炉设计、锅炉负荷等因素的影
响较大,脱硝效率较低,在30%-50%的范围内。
(5)选择性非催化还原法(SNCR)由于不采用催化剂,不受煤质和煤灰的影响,可以
在锅炉上更经济有效地取得总量控制的较好效果,可以单独使用或作为SCR及其他低氮燃
烧技术的必要补充。
六、选择性非催化还原法(SNCR)技术的应用情况
SNCR硬件设备的安装相对比较简单且易于完成。因此,SNCR技术往往比较便宜,经
常与低氮燃烧技术和SCR技术联合应用。SNCR需要相当小的停工期。在实际设计SNCR系
统时,更关键的问题是系统可靠、经济、控制简单,并且与其他的技术、环境、调整标准相
SNCR作为一种比较成熟的技术,自l974年在日本开始投入商业应用至今,全世界大
约有300套SNCR装置应用于电站锅炉、工业锅炉、市政垃圾焚烧炉和其他燃烧装置。
在美国,SNCR的首次商业应用于1988年南加州的一家石油精炼厂的锅炉。到今天。
SNCR的商业应用及全尺度的示范工程已经运用于燃用各种燃料的所有类型的锅炉中,其中
有30个电站锅炉应用了SNCR技术,容量总共约为7100MW,其中有五个机组的容量超过
了600MW,大容量达到了640MW。
在德国,SNCR主要应用于市政废物获烧炉。此外,20多个燃烧重油的快装锅炉也使用
了SNCR技术。
在瑞典,Linkoping地区的供热站的燃煤锅炉使用SNCR,烟气中的NO,含量为300~
350ppm时可降低65%的排放。
在捷克,1992年以来,为了满足新的环境标准的要求,多个燃媒锅炉安装了SNCR
系统。
在韩国,1999年9月,韩国电力公司的250MW的B&W对冲燃烧燃煤锅护上安装了
SNCR,在烟气中的NO,含量为400ppm时,还原率为40%,氨逃逸率为15ppm。
在中国台湾,中钢公司动力工厂的一个55MW的美国CE公司燃煤锅炉安装了SNCR,
在烟气中NO,含量为300ppm时可得到43%的还原率,同时氮的选逸小于10ppm。
目前国内的江苏利港三期2×600MW、江苏阀山一期2×600MW机组、华能伊敏2x
600MIW电厂、广州瑞明电力公司2×l25MW机组的SNCR工程已建成投运,其他还有广州
梅山热电厂、南海江南发电厂等小型机组的SNCR项目也先后投入运营,天津盘山电厂等项
氧酸盐(NCO)。
除NH,、尿素和氟尿酸外,碳酸叙铵、单乙胺,二甲氮基苯甲醛和三甲胶等也被证实可
用做S\CR脱硝过程,但它们在燃媒电站得到有效应用并不多,故本书不再赘述,有兴趣的
读者可阅读相关文献资料。
四、选择性非催化还原法(SNCR)技术研究及发展概况简介
自从1975年美国的Lyon发明SNCR技术脱除NO工艺以来,由于实际的应用证明这是
一种有着较高性价比的技术,所以国外对它的研究一直没有中断过。目前,研究主要集中在
影响SNCR技术效果的主要因素上,如温度、NO含量、还原剂和烟气的混合、NH3/NO摩
尔比和反应时间等。SNCR过程只有发生在适宜的反应温度窗口范围才能起到还原NO的作
用,NH,/NO摩尔比和烟气含氧量影响了温度窗口的范围、NO,脱除效果和NH,泄漏量的大
小。而添加添加剂则可起到催化剂的作用,使得脱除NO,的链顿反应在温度比较低的工况下
就被微发,大大提高了SNCR技术的工程应用价值。
研究者普遍认为氧量过高是超细媒粉颗粒、氢水、尿素等还原反应的不利因素。因为过
高的氧量使护腔形成氧化性气氛,不利于还原反应的发生,在较高的氧浓度情况下,O;和
NH,首先发生反应,大大削弱了NH,和NO,的还原反应。Q2在数量级上远大于NO,,所以还
原反应中微量的氧已经能满足反应的要求。因此,在一定度,氧量越小,越有利于NO,
的还原。
使用添加剂如H3、CH,和CO可扩大SNCR的温度窗口,或使之向低温方向发展。
如加入CH。作为添加剂,在CH,浓度升高时可降低并扩大温度窗口,这归因于式(2-
26)和式(2-28)。但CH.浓度过高会降低NO脱除效率,因为发生了氧化反应生成了NO,
见式(2-29)
ClH1+NO-HCN+0—HNCO(2-26)
HNCO+Ol1—NCO+H
NCO+0-NO+C0(2-29)
如加入CO作为添加剂,浓度升高时可降低并扩大温度窗口,此现象可解释为CO在水
蒸气存在时发生了氧化反应,在较低的温度环境下可增加0H和0的供拾,从而NO可在较
低的温度环境下就被还原,反应式为
H+0,—0lH+0
(2-30)
0+lH20-0H+OH(2-31)
在SNCR脱硝过程中,与还原剂一起喷入某些添加剂可降低并扩大NO,还原的反应温度
窗口。当气态添加物C0和CH,的浓度升高时,最适宜的反应温度降低,反应温度区间
扩大。
五、选择性非催化还原法(SNCR)技术特点
选择性非催化还原反应法(SNCR)脱确技术是指在没有催化剂参与的情况下,用氨
NH,或尿素CO(NH2):等还原剂将烟气中的NO,还原为N心和H:O.SNCH技术是初应用在20
世纪70年代中期日本的一些燃油、燃气电厂。现SNCR技术的应用日渐广泛,目前世界上
燃煤电厂SNCR技术总装机容量在5GW以上。SNCR脱硝系统量主要的特点是建设为一次性
尿素还原NO在所有反应途径中都需要有H、OH或0自由基的生成,作为链载体驱动
反应连续进行。NO反应产生N3和N,O,N2O继续反应生成N,或被排出。在相当高的温度
下,含氮自由基可能被氧化生成附加NO;在低温下,反应链无法生成足够多的自由基来维
持NO脱除转化过程。因此,NO,OUT过程同样存在一个温度窗口。不过,详细的尿素分解
及尿素与NO的反应机理还没有完全被人们所认知。
三、RAPRENO,原理
RAPRENO,过程使用氰尿酸来还原NO,。氯尿酸在高于600K时就可升华,分解为
HNCO,表达式为
在足够高的温度(如l273K)下,HNCO分解并激活可导致NO还原的链侦反应。
RAPRENO,过程反应途径见图2-4。
主反应途径显示HNCO首先与0H反应生成NCO,表达式为
HNCO+OH·-NCO+H
随后,NCO与NO反应生成N:O,表达式为
NCO+NO·—-N30+C0(2-21)
N30又通过以下两条途径生成N:。在较低温度下N相对稳定,成为排烟中主要含氮
物质;但在高于1150K时,N2O会迅速减少,表达式为
N3O+0日—N3+H
在更高的温度,如高于1423K时,部分NCO将与0和0;反应生成NO,表达式为
NCO+0—NO+CO
NCO+0:-NO+C
氛尿酸会比使用NH,生成更多的N2O。尿素被认为分解出HNCO,HNCO又反应生成异