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山东金沂蒙肥业有限公司动力车间技改二期热电工程SNCR脱硝培训手册北京中大能环工程技术有限公司北京中大能环工程技术有限公司2前言燃烧生成的氮氧化物(NOx)是严重的大气污染物。选择性非催化还原(SNCR)技术是一种成本较低的烟气脱硝技术,在国内有广阔的发前景。自从1975年美国的Lyon发明SNCR以来,国外对它的研究就从未中断过,并以后应用在燃烧设备上。但国内对SNCR的研究却很少,如何使之适合我国国情,还有待进一步的研究。一、SNCR的工艺设备及流程介绍1、什么是SNCRSNCR的中文名叫“选择性非催化还原反应”,英文全称SelectiveNon-calalyticReductionSNCR是在没有催化剂作用下,向900~1100℃炉膛中喷入还原剂,还原剂迅速热解成NH3与烟气中NOx反应生成N2。炉膛中会有一定量氧气存在,喷入的还原剂选择性的与NOx反应,基本不与氧气反应。SNCR的还原剂一般为氨、氨水或尿素等。氨作为还原剂的SNCR称为DeNOx法,尿素为还原剂的称为NOxOUT法。如图1北京中大能环工程技术有限公司3图1、SNCR工艺原理示意图还原剂迅速热解产生的NH3,主要通过下面反应生成NH2来还原NO:NH3+OH?NH2+H2O(1)当烟气中水蒸气含量很小或可忽略不计时,NH2除了能由反应1生成,也可由下面反应生成:NH3+O?NH2+OH(2)NH2在有效温度区,高度选择地与NO反应,降低烟气中NO,即使在氧化性气氛中也是如此。研究表明,此反应机理可以从OH浓度决定理论或链锁反应理论(链分枝和链终止的关系)两北京中大能环工程技术有限公司4种角度来解释。OH浓度决定理论认为,NO通过下列反应被还原:NH2+NO?N2+H2O(3)NH2+NO?NNH+OH(4)反应3和4中的NH2是通过反应1和2得到的,而反应1和2又受到OH和O浓度的制约,所以NH2和NO反应直接或间接产生的OH和O使NH3向NH2转化,这样就能使整个反应自持续。链锁反应理论认为,NH2和NO反应的链分枝反应会生成OH和O:NNH+NO?N2+HNO(5)HNO+M?H+NO+M(6)反应6中的H与O2或水反应:H+O2?OH+O(7)H+H2O?OH+OH(8)生成的O可参与反应2,或在有水的条件下:O+H2O?OH+OH(9)其反应过程中同时伴随有链终止反应:NH2+HNO?NO+NH3(10)OH+HNO?H2O+NO(11)NH2被氧化:NH2+OH?NH+H2O(12)NH2+NH2?NH3+NH(13)生成的NH在高温氧化性条件下会直接被氧化,反应如下:北京中大能环工程技术有限公司5NH+O2?HNO+O(14)NH+OH?HNO+H(15)NH+O2?NO+OH(16)HNO+OH?H2O+NO(17)由此得到,只要链分枝反应发生率在1/4以上,活化中心就能在循环中持续得到,整个的反应就能自持续。二、SNCR常用设备列举表编号设备名称数量1氨水储罐22氨水输送泵13调配控制柜14氨水缓冲罐25提升泵26喷射泵27流量控制柜18喷射控制柜29喷枪8三、SNCR影响因素1反应温度的影响SNCR工艺中关键因素是还原剂炉膛喷入点(温度窗)的选择。北京中大能环工程技术有限公司6在低温条件下(低于800℃)加入的NH3大多数没有反应,由于反应7和8对温度依赖性很强,反应速率很慢,使OH不能得到快速补充,则链终止反应3、10和12占主导作用。反应3、10、11都消耗活化中心NH2和OH,却没能生成新的活化中心,而后续反应必须有足够多的活化中心才能持续反应,故总反应对NO的降低起制约作用。在高温条件下(高于1200℃)大部分NH3不是用来还原NOx而是被氧化成NO。当温度超过适宜温度窗并持续升高时,会使OH聚集,而过量OH的增加会通过反应12生成NH,一旦形成NH,高温氧化会直接导致NO形成。NH氧化成NO的反应1、2、6、11、12、14、15、16、17会与NO的还原反应竞争,使NO的还原效率下降。当温度升高达到某一温度附近时(1230℃),被还原的NO与NH3氧化生成的NO达到平衡。高于此温度时,氧化过程起主导作用,反而使NO的浓度增加。根据还原剂和SNCR工艺运行条件不同,SNCR的有效温度窗常发生在900~1100℃。在适宜温度区,链分枝和链终止反应联合起作用,综合确定活化中心浓度增长。反应4的反应速率与NH2氧化速率相比更快,反应6与反应11相比占主导作用,这可以通过活化能来解释:E6=203480kJ/kmol,E10=0kJ/kmol。反应6生成的H可以通过反应7、8和9与O2或水反应产生更多的枝链。在反应1、4、5、6和8的循环反应链中,一个OH在反北京中大能环工程技术有限公司7应1中被消耗,两个OH通过反应4和6产生;在反