SNCR工艺概述

选择性非催化还原法(SNCR)烟气脱硝技术是目前主要的烟气脱硝技术之一。在炉膛800~1250℃这一狭窄的温度范围内、在无催化剂作用下，NH3 或尿素等氨基还原剂可选择性地还原烟气中的NOx，基本上不与烟气中的O2 作用，据此发展了SNCR 法。在800~1250℃范围内，NH3 或尿素还原NOx 的主要反应为：

氨为还原剂        4NH₃ + 4NO + O₂  →  4 N₂ + 6 H₂O

尿素为还原剂    CO (NH₂)₂  →  2 HN₂ + CO

                            NH₂ + NO  →  N₂ +  H₂O  

                            NO + CO  →  N₂ + CO₂

当温度过高时，部分氨还原剂就会被氧化而生成NO_X，发生副反应：

4NH₃ + 5O₂  →  4NO + 6H₂O

SNCR工艺是一种成熟的脱硝技术，在国内外均有广泛的应用。尤其在小型的燃煤、燃油、燃气机组或工业锅炉上，SNCR具有其一定的优越性。

SNCR系统较为简单，可以根据机组运行状况灵活处理，不受机组燃料和负荷的变化而受影响，施工周期短，SNCR 对其他系统的运行(如空气预热器和除尘器)都不产生干扰及增加阻力。同SCR烟气脱硝技术相比，SNCR的投资与运行成本相对较低，没有额外的SO2/SO3 转化率，非常适和老厂的脱硝改造。若需进一步降低氮氧化物的浓度，可在尾部加设SCR反应器，形成SNCR-SCR混合技术，只需加装少量的催化剂就可满足进一步的排放要求。SNCR、SCR和SNCR-SCR三种技术性能比较见表2-1。

表2-1 选择性还原脱硝技术性能比较

SNCR的优点

与其它脱硝技术相比，SNCR技术具有以下优点：

1)     脱硝效果令人满意：SNCR技术应用在中小型锅炉上，长期现场应用一般能够达到30～50%的NOx脱除率，循环流化床的的SNCR技术可取得50%以上的脱硝效率。

2)     还原剂多样易得：SNCR技术中脱除NOx的还原剂一般都是含氮的物质，包括氨、尿素、氰尿酸和各种铵盐(醋酸铵、碳酸氢铵、氯化铵、草酸铵、柠檬酸铵等)。但效果较好、实际应用最广泛的是氨和尿素。

3)     无二次污染：SNCR技术是一项清洁的技术，没有任何固体或液体的污染物或副产物生成，无二次污染。

4)     经济性好：由于SNCR的反应是靠锅炉内的高温驱动的，不需要昂贵的催化剂系统，因此投资成本和运行成本较低。

5)     系统简单、施工时间短：SNCR技术最主要的系统就是还原剂的储存系统和喷射系统，主要设备有储罐、泵、喷枪和必要的管路、仪控设备。由于设备简单，SNCR技术的安装期短，仅需15天左右停炉时间，小修期间即可完成炉膛施工。

6)     SNCR技术不需要对锅炉燃烧设备和受热面进行大的改动，也不需要改变锅炉的常规运行方式，对锅炉的主要运行参数也不会有显著影响。

主要影响因素

图2-1 锅炉SNCR过程原理示意图

SNCR工艺主要使用氨基还原剂在温度区域870～1200°C 喷入含NO的燃烧产物中，发生还原反应，脱除NO，生成N₂和H₂O，锅炉SNCR过程原理示意参见图2-1。由于在一定温度范围，有氧气的情况下，氮剂对NOx的还原，在所有其他的化学反应中占主导，表现出选择性，因此称之为选择性非催化还原。SNCR在实验室内的试验中可以达到90%以上的NO脱除率。SNCR 应用在大型锅炉上，选择短期示范期间能达到75%的脱硝效率，典型的长期现场应用能达到30%～70%的NOx脱除率。在大型的锅炉(大于300MW 热电功率)上运行，通常由于混合的限制，脱硝率小于35%。SNCR 技术的工业应用是在20世纪70年代中期日本的一些燃油、燃气电厂开始的，在欧盟国家从80 年代末一些燃煤电厂也开始SNCR 技术的工业应用。

在SNCR 技术设计和应用中，影响脱硝效果的主要因素包括：

1)     温度范围；

2)     合适的温度范围内可以停留的时间；

3)     反应剂和烟气混合的程度；

4)     未控制的NOx浓度水平；

5)     化学计量比NSR；

6)     气氛(氧量、一氧化碳浓度)的影响；

7)     还原剂的类型和状态；

8)     添加剂的作用；

SCR系统概述

选择性催化还原(SCR)技术是目前应用最多而且最有成效的烟气脱硝技术。SCR技术是在金属催化剂作用下，以NH₃作为还原剂，将NOx还原成N₂和H₂O。NH₃不和烟气中的残余的O₂反应，而如果采用H₂、CO、CH₄等还原剂，它们在还原NO_x的同时会与O₂作用，因此称这种方法为“选择性”。工作原理如图3.2所示，主要反应方程式为：

4NH₃+4NO+O₂─>4N₂+6H₂O                    

8NH₃+6NO₂ ─>7N₂+12H₂O                      

图2.2 SCR工作原理图

通过采用合适的催化剂，上述反应可以在290℃~410℃的温度范围内有效进行，可以获得高达80%～90%的NOx脱除效率。目前，世界各国采用SCR技术建设的脱硝装置有数百套之多。SCR技术对锅炉烟气NOx控制效果十分显著，占地面积小、技术成熟、易于操作，可作为我国燃煤电厂控制NOx污染的主要手段之一。

SCR系统在电厂的布置方式有3种，最常用的的布置方式称为高尘布置方式，即将SCR布置在省煤器与空预器之间，该方式是应用最广泛的布置方式。温度在300～400℃范围内，是大多数催化剂的最佳反应温度区，但催化剂处于高尘烟气中，条件恶劣，寿命会受到影响。第2种布置方式是将电除尘器布置在空气预热器之前，而SCR反应器布置在电除尘器和空气预热器之间，该布置方式可防止烟气中飞灰对催化剂的污染和对反应器的磨损与堵塞，但其缺点是普通电除尘器在300~400℃的高温下无法正常运行。第3种是尾部布置方式，SCR反应器布置在除尘器和烟气脱硫系统之后，催化剂不受飞灰和SO₂的影响，但由于烟气温度较低，一般需要气气换热器或采用加设燃油或燃天然气的燃烧器将烟气温度提高到催化剂的活性温度，势必增加能源消耗和运行费用。

本工程脱硝采用高温高尘的布置方案，即SCR反应器布置在锅炉两级省煤器之间。