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江門市瑞藍天宇環(huán)保設(shè)備科技有限公司
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閱讀：6596發(fā)布時間：2015-10-7
一、 前言
我國是當今世界上zui大的發(fā)展中國家，在經(jīng)濟快速發(fā)展的同時，能源的耗費量也是非常宏大的。從國外經(jīng)歷來看，環(huán)保法規(guī)的日趨嚴厲是環(huán)保技術(shù)開展的重要動力。隨著環(huán)保需求的不時進步，研討合適我國國情的低本錢的低NOX排放技術(shù)具有良好的前景。因而，有效的控制工業(yè)NOX的生成及排放成為一個很重要的課題。
二、當前脫硝技術(shù)簡介
當前有關(guān)焚燒前脫硝的研討很少，簡直一切的研討都集中在熄滅中和熄滅后的NOX控制，即低NOX熄滅技術(shù)與煙氣脫硝技術(shù)。表1是目前應(yīng)用較普遍的NOX控制技術(shù)的技術(shù)經(jīng)濟性比擬。由表可見，在熄滅過程中控制NOX產(chǎn)生的技術(shù)，如低NOX熄滅器、空間分級熄滅和煙氣循環(huán)等，主要是經(jīng)過熄滅優(yōu)化降低NOX排放。這些技術(shù)的普遍特性是，投資費用相對較低，鍋爐改造容易，但是脫硝效率較低，zui高不超越50%，難以滿足日益嚴厲的NOX排放規(guī)范。
利用烴類物質(zhì)還原NOX的再燃技術(shù)、利用氨基還原劑還原NOX的選擇性非催化還原（SNCR）和選擇性催化還原（SCR）以及*再燃技術(shù)等，主要是利用還原劑（再燃燃料或氨基還原劑）將燃燒形成的NOX進一步還原，效率相對較高，可進一步降低NOX排放。其中SCR技術(shù)以NH3為還原劑，在SCR催化劑的作用下將煙氣中的NOX選擇性的還原為N2和H2O，其NOX脫除效率較高，NH3泄漏較少，因此成為當前NOX控制中應(yīng)用zui廣泛的技術(shù)。但是SCR技術(shù)投資成本和操作運行費用很高，同時在已建鍋爐上加裝SCR裝置也有一定的難度。再燃技術(shù)通過改變爐內(nèi)燃燒方式的改變會帶來一系列問題。
表1 NOX脫除技術(shù)的比較
技術(shù)類型 投資成本 NOX脫除效率/% NOX排放濃度
低NOX燃燒器 10-12$/kWe 30-50 520-650mg/Nm3
空氣分級 5-26$/kWe 20-50 350-520mg/Nm3
煙氣循環(huán) 30$/kWe 25 --------
再燃 7-22$/kWe 30-60 300mg/Nm3
SNCR 10-15$/kWe 40-50 200-600mg/Nm3
*再燃 -------- >85% <300mg/Nm3
SCR 70-100$/kWe 50-94 50-220mg/Nm3
三、SNCR脫硝技術(shù)特點
SNCR技術(shù)是目前主要的煙氣脫硝技術(shù)之一。在800～1250℃的溫度范圍內(nèi)、無催化劑作用下，尿素或氨氣還原煙氣中的NOX，主要反應(yīng)為（以尿素為還原劑為例）：
SNCR工藝系統(tǒng)如下圖所示。
SNCR技術(shù)投資較低，脫硝效率中等，是一種性價比較高的技術(shù)，而且SNCR技術(shù)以爐膛煙道為反應(yīng)器，改造簡便，便于與其它NOX控制技術(shù)聯(lián)合使用。
以廣州市華南橡膠輪胎有限公司采用的SNCR技術(shù)為例，處理后煙氣排放要求達到廣東省《鍋爐大氣污染物排放標準》DB44/765-2010中燃油鍋爐中其他油品A區(qū)域（2013年1月1日在用鍋爐執(zhí)行）的排放限值要求。處理后的煙氣中煙塵含量由86降到27（單位是mg/m3，下同），二氧化硫含量由147降到70，氮氧化物含量由536降到240。
四、SNCR脫硝技術(shù)的反應(yīng)機理
4.1還原劑特性對SNCR反應(yīng)的影響
zui常用的SNCR還原劑是氨氣和尿素，二者的脫硝效果有很大的差別。氨氣的zui合適脫硝溫度在950℃左右，尿素的zui適當脫硝溫度為1000 ℃左右。適合尿素溶液的反應(yīng)溫度比氨氣的高，但尿素的脫硝效果與氨氣相比偏低。尿素zui低可將NO降到150μmo1/mol，而氨氣zui低可將NO降到103μmo1/mol。在溫度高于970℃時尿素的脫硝效率才高于氨氣。
兩種還原劑溫度窗口的差異主要是由于尿素溶液中大量的水分引起的。尿素溶液含有大量的水，這些水進入反應(yīng)器由于高溫會很快的氣化，導(dǎo)致噴口附近溫度降低，使得實際反應(yīng)的溫度比給定的溫度低，因此尿素溶液適合的反應(yīng)溫度偏高。尿素本身受熱會分解生成NH3和HNCO。據(jù)學者研究HNCO的脫硝效果不如氨氣，因此在氨氮比相同的條件下，NH3和HNCO的混合氣不如純氨氣的脫硝效果好?；旌蠣顩r也是導(dǎo)致二者脫硝效果差異的原因之一。氨氣作還原劑時有大量的氮氣做載氣，提高了還原劑氣體的沖量，增強了混合效果，有利于脫硝效果的提高。而尿素溶液作還原劑時，只是靠本身的氣化壓力將還原劑噴入反應(yīng)器內(nèi)，這對于混合效果會有一定的影響。
4.2運行參數(shù)對SNCR反應(yīng)的影響機理分析
反應(yīng)溫度是SNCR過程zui重要的影響因素，SNCR反應(yīng)只有在合適的溫度下進行才能達到較高的NO脫除效率。改變其它運行參數(shù)如煙氣含氧量、噴氨量會對反應(yīng)溫度窗口范圍或某個反應(yīng)溫度下的NO脫除效率有一定的影響，值得進一步研究。通過檢測反應(yīng)溫度、NH3/NO的摩爾比NSR、入口NO濃度和煙氣含氧量等參數(shù)對SNCR過程的影響，普遍得出的主要結(jié)論如下：
1.氨水還原NO的過程是NO氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)相互競爭、共同作用的結(jié)果，只有在一個狹窄的溫度窗口范圍內(nèi)還原反應(yīng)占主導(dǎo)作用，削減NO使得出口NO濃度符合排放標準。在PSR反應(yīng)器中適合SNCR過程的溫度窗口為1150K-1350K。
2. SNCR過程中NO的還原主要依賴于產(chǎn)生的自由基，主要是OH自由基，來引發(fā)大量支鏈反應(yīng)，導(dǎo)致鏈鎖反應(yīng)發(fā)生。當溫度低于溫度窗口范圍時，OH自由基很少，NO的生成速率和消耗速率都很低，在溫度窗口范圍內(nèi)時，OH自由基增多引發(fā)鏈鎖反應(yīng)，NH3與OH基生成NH2基，NH2基使得NO的消耗速率和生成速率都大大加快，消耗速率比生成速率大得多，因此NO被有效地還原。在高于溫度窗口范圍后，OH基數(shù)量飆升，NH2基被繼續(xù)脫氫生成NH，再氧化生成NO，NO的消耗速率略有降低，而生成速率略有升高，但是NO凈生成率仍為負，所以NO的濃度雖然略有回升，但仍低于入口濃度。
3. NH3/NO的摩爾比NSR對NO還原的溫度范圍沒有影響，但對NO還原效率有較大影響。NSR應(yīng)控制在1.0-2.0之間，以保證NO還原效果，同時控制NH3泄漏量。
4.當入口NO濃度成倍變化時，則出口NO濃度基本對應(yīng)成比例變化，因此要相應(yīng)地成比例改變還原劑NH3的加入量，以保證NO還原效果和NH3泄漏量合乎標準。
五、結(jié)語
本文對目前存在的幾種脫硝技術(shù)進行了簡要介紹，簡要介紹了SNCR脫硝的技術(shù)特點，并從還原劑的特性對反應(yīng)的影響以及運行參數(shù)改變對反應(yīng)的影響兩個方面對SNCR技術(shù)的反應(yīng)機理進行了闡述，希望能為相關(guān)工作人員提供一些有益的參考。
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