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SNCR脫硝設(shè)備
SNCR（Selective Non-Catalytic Reduction）即為選擇性非催化還原法，是一種經(jīng)濟(jì)實用的NOx脫除技術(shù)，其原理是以NH3、尿素[CO(NH2)2]等作為還原劑，在注入到鍋爐之前霧化或者注入到鍋爐中靠爐內(nèi)的熱量蒸發(fā)霧化。在適宜的溫度范圍內(nèi)，氣相的氨或者尿素就會分解為自由基NH3和NH2，在特定的溫度和氧存在的條件下，還原劑與NOx的反應(yīng)優(yōu)于于其他反應(yīng)而進(jìn)行。因此可以認(rèn)為是選擇性化學(xué)過程。還原劑有不同的反應(yīng)溫度范圍，此溫度范圍稱為溫度窗口，對本方法的脫硝效率有較大影響。
SNCR工作原理
選擇性非催化還原(SNCR)脫除 NOx技術(shù)是把含有 NHx 基的還原劑(如氨氣、 氨水或者尿素等)噴入爐膛溫度為 800℃-1100℃的區(qū)域，該還原劑迅速熱分解成 NH3 和其它副產(chǎn)物，隨后 NH3與煙氣中的NOx進(jìn)行SNCR 反應(yīng)而生成N2。
采用 NH3作為還原劑，在溫度為 900℃~1 100℃的范圍內(nèi)，還原NOx。
SNCR 還原 NO的反應(yīng)對于溫度條件非常敏感，爐膛上噴入點的選擇，也就是所謂的溫度窗口的選擇，是 SNCR還原 NO效率高低的關(guān)鍵。一般認(rèn)為理想的溫度范圍為 700℃~1 100℃, 并隨反應(yīng)器類型的變化而有所不同。當(dāng)反應(yīng)溫度低于溫度窗口時，由于停留時間的限制，往往使化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的程度較低反應(yīng)不夠徹底，從而造成 NO 的還原率較低，同時未參與反應(yīng)的 NH3 增加也會造成氨氣泄漏。 而當(dāng)反應(yīng)溫度高于溫度窗口時， NH3 的氧化反應(yīng)開始起主導(dǎo)作用：
從而，NH3 的作用成為氧化并生成 NO，而不是還原 NO為 N2。總之，SNCR 還原 NO的過程是上述兩類反應(yīng)相互競爭、 共同作用的結(jié)果。 如何選取合適的溫度條件同時兼顧減少還原劑的泄漏成為 SNCR 技術(shù)成功應(yīng)用的關(guān)鍵。
SNCR脫硝系統(tǒng)組成
SNCR 脫硝系統(tǒng)主要包括尿素存儲系統(tǒng)、尿素溶液配制系統(tǒng)、尿素溶液儲存系統(tǒng)、溶液噴射系統(tǒng)和自動控制系統(tǒng)。
1 尿素供應(yīng)站
尿素存儲系統(tǒng)、尿素溶液配制系統(tǒng)和尿素溶液儲存系統(tǒng)集中布置, 共同組成尿素供應(yīng)站(以下簡稱“尿素站” ) 。尿素站占地面積約 235 m2 , 高約 15 m。它的主要設(shè)備包括: 1 個干尿素儲倉, 1 個計量倉, 1 臺螺旋輸送機(jī), 1 個配液池, 2 個尿素溶液儲罐, 2 個尿素溶液輸送泵和 2 個水加壓泵。在尿素站內(nèi), 完成尿素儲存、尿素溶液配制的任務(wù), 泵送到爐前噴射系統(tǒng)。
2 溶液噴射系統(tǒng)
溶液噴射系統(tǒng)由三層噴射層組成, 每層由 14 個噴射器組成。三層噴射層布置在爐膛燃燒區(qū)域上部和爐膛出口處, 以適應(yīng)鍋爐負(fù)荷變化引起的爐膛煙氣溫度變化, 使尿素溶液在最佳反應(yīng)溫度窗口噴入爐膛。每層噴射層都設(shè)有總閥門控制本噴射層是否投運, 不投運的噴射槍則由氣動推進(jìn)器帶動退出爐膛避免高溫受熱。各噴射層的尿素管道和霧化蒸汽管道上均設(shè)有調(diào)節(jié)閥門, 控制噴射層的流量。
3 自動控制系統(tǒng)
自動控制系統(tǒng)采用獨立的可編程序邏輯控制器 ( PL C) , 系統(tǒng)單獨設(shè)置 1 臺工程師站 (兼操作員站) , 預(yù)留 OPC 通信接口與電廠分散控制系統(tǒng) (DCS)通信; 系統(tǒng)設(shè)有必要的報表、查詢和報警等功能。控制系統(tǒng)根據(jù)采集的相關(guān)信號, 控制、調(diào)節(jié)主要設(shè)備運行情況和噴槍運行情況, 實現(xiàn)高效脫硝。
SNCR脫硝技術(shù)優(yōu)勢
(1) 系統(tǒng)簡單
不需要改變現(xiàn)有鍋爐的設(shè)備設(shè)置，而只需在現(xiàn)有的燃煤鍋爐的基礎(chǔ)上增加氨或尿素儲槽，氨或尿素噴射裝置及其噴射口即可，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較簡單；
(2) 系統(tǒng)投資小
相對于SCR的大約40美元kW-1 ~60美元kW-1 的昂貴造價，由于系統(tǒng)簡單以及運行中不需要昂貴的催化劑而只需要廉價的尿素或液氨，所以 SNCR 大約 5 美元?kW-1 ~10 美元kW-1 的造價顯然更適合我國國情；
(3) 阻力小
對鍋爐的正常運行影響較小；
(4) 系統(tǒng)占地面積小
需要的較小的氨或尿素儲槽，可放置于鍋爐鋼架之上而不需要額外的占地預(yù)算。
在SNCR技術(shù)設(shè)計和應(yīng)用中，影響脫硝效果的主要因素包括：
（1）溫度范圍
溫度對 SNCR 的還原反應(yīng)的影響最大。當(dāng)溫度高于 1 000℃時，NOx 的脫除率由于氨氣的熱分解而降低；溫度低于 1 000℃以下時，NH3 的反應(yīng)速率下降，還原反應(yīng)進(jìn)行得不充分，NOx 脫除率下降，同時氨氣的逸出量可能也在增加。由于爐內(nèi)的溫度分布受到負(fù)荷、煤種等多種因素的影響，溫度窗口隨著鍋爐負(fù)荷的變化而變動。根據(jù)鍋爐特性和運行經(jīng)驗，最佳的溫度窗口通常出現(xiàn)在折焰角附近的屏式過、再熱器處及水平煙道的末級過、再熱器所在的區(qū)域；
（2）合適的溫度范圍內(nèi)可以停留的時間
停留時間：指反應(yīng)物在反應(yīng)器內(nèi)停留的總時間；在此時間內(nèi)，NH3、尿素等還原劑與煙氣的混合、水的蒸發(fā)、還原劑的分解和NOx的還原等步驟必須完成；停留時間的大小取決于鍋爐的氣路的尺寸和煙氣流經(jīng)鍋爐氣路的氣速；SNCR系統(tǒng)中，停留時間一般為0.001s～10s；
（3）反應(yīng)劑和煙氣混合的程度；
混合程度：要發(fā)生還原反應(yīng)，還原劑必須與煙氣分散和混合均勻；混合程度取決于鍋爐的形狀與氣流通過鍋爐的方式；
（4）NH3/NOx摩爾比（化學(xué)當(dāng)量比）；
（5）未控制的NOx濃度水平；
（6）氣氛（氧量、一氧化碳濃度）的影響；
（7）氮劑類型和狀態(tài)；
（8）添加劑的作用。
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