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烟气脱硝SNCR工艺原理及方案选择

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烟气脱硝SNCR工艺原理及方案选择
SNCR（Selective NonCatalytic Reduction）——选择性非催化还原法脱硝技术。这是一种向烟气中喷氨气或尿素等含用NH3基的还原剂在高温范围内，选择性地把烟气中的NOx 还原为N2 和H2O。
国外已经投入商业运行的比较成熟的烟气脱硝技术, 它建设周期短、投资少、脱硝效率中等, 比较适合于对中小型电厂锅炉的改造, 以降低其NOx 排放量。研究表明，在927~1093 ℃温度范围内，在无催化剂的作用下，氨或尿素等氨基还原剂可选择性地把烟气中的NOx还原为N2和H2O，基本上不与烟气中的氧气作用，据此发展了SNCR 法。其主要反应为：
氨（NH3）为还原剂时：
4NH3＋6NOà5N2＋6H2O
该反应主要发生在950℃的温度范围内。
实验表明，当温度超过1093 ℃时，NH3会被氧化成NO，反而造成NOx排放浓度增大。其反应为：
4NH3＋5O2à4NO＋6H2O
而温度低于927 ℃时，反应不完全，氨逃逸率高，造成新的污染。可见温度过高或过低都不利于对污染物排放的控制。由于最佳反应温度范围窄，随负荷变化，最佳温度位置变化，为适应这种变化，必须在炉中安置大量的喷嘴，且随负荷的变化，改变喷入点的位置和数量。此外反应物的驻留时间很短，很难与烟气充分混合，造成脱硝效率低。
目前的趋势是用尿素（（NH4）2CO） 为还原剂，使得操作系统更为安全可靠，而不必当心氨泄露而造成新的污染。此时：
（NH4）2COà2NH2＋CO
NH2＋NOàN2＋H2O
CO＋NOàN2＋CO2
SNCR和SCR相比，其特点是：
1. 不使用催化剂。
2. 参加反应的还原剂除了可以使用氨以外，还可以用尿素。而SCR烟气温度比较低，尿素必须制成氨后才能喷入烟气中。
3. 因为没有催化剂，因此，脱硝还原反应的温度比较高，比如脱硝剂为氨时，反应温度窗为870~1100℃。当烟气温度大于1050℃时，氨就会开始被氧化成NOx，到1100℃，氧化速度会明显加快，一方面，降低了脱硝效率，另外一方面，增加了还原剂的用量和成本。当烟气温度低于870℃时，脱硝的反应速度大幅降低。
4. 由于反应温度窗的缘故，反应时间以及喷氨点的设置以及切换受锅炉炉膛和/或受热面布置的限制。
5. 为了满足反应温度的要求，喷氨控制的要求很高。喷氨控制成了SNCR的技术关键，也是限制SNCR脱硝效率和运行的稳定性，可靠性的最大障碍。
6. 漏氨率一般控制在5~10ppm，而SCR控制在2~5ppm。
7. 由于反应温度窗以及漏氨的限制，脱硝效率较一般为30~50%，对于大型电站锅炉，脱硝效率一般低于40%。而SCR的脱硝效率在技术上几乎没有上限，只是从性价比上考虑，国外一般性能保证值为90%。
8. SCR在催化剂的作用下，部分SO2会转化成SO3，而SNCR没有这个问题。
总之，SNCR的优点是投资省，适用于不需要快速高效脱硝的工业炉和城市垃圾焚烧炉，可以直接使用尿素，且不存在SO2转化成SO3的问题，其缺点是脱硝效率低、运行的可靠性和稳定性不好。
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