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SNCR工藝概述

選擇性非催化還原法(SNCR)煙氣脫硝技術是目前主要的煙氣脫硝技術之一。在爐膛800~1250℃這一狹窄的溫度范圍內、在無催化劑作用下，NH3 或尿素等氨基還原劑可選擇性地還原煙氣中的NOx，基本上不與煙氣中的O2 作用，據此發展了SNCR 法。在800~1250℃范圍內，NH3 或尿素還原NOx 的主要反應為：

氨為還原劑        4NH₃ + 4NO + O₂  →  4 N₂ + 6 H₂O

尿素為還原劑    CO (NH₂)₂  →  2 HN₂ + CO

                            NH₂ + NO  →  N₂ +  H₂O  

                            NO + CO  →  N₂ + CO₂

當溫度過高時，部分氨還原劑就會被氧化而生成NO_X，發生副反應：

4NH₃ + 5O₂  →  4NO + 6H₂O

SNCR工藝是一種成熟的脫硝技術，在國內外均有廣泛的應用。尤其在小型的燃煤、燃油、燃氣機組或工業鍋爐上，SNCR具有其一定的優越性。

SNCR系統較為簡單，可以根據機組運行狀況靈活處理，不受機組燃料和負荷的變化而受影響，施工周期短，SNCR 對其他系統的運行(如空氣預熱器和除塵器)都不產生干擾及增加阻力。同SCR煙氣脫硝技術相比，SNCR的投資與運行成本相對較低，沒有額外的SO2/SO3 轉化率，非常適和老廠的脫硝改造。若需進一步降低氮氧化物的濃度，可在尾部加設SCR反應器，形成SNCR-SCR混合技術，只需加裝少量的催化劑就可滿足進一步的排放要求。SNCR、SCR和SNCR-SCR三種技術性能比較見表2-1。

表2-1 選擇性還原脫硝技術性能比較

SNCR的優點

與其它脫硝技術相比，SNCR技術具有以下優點：

1)     脫硝效果令人滿意：SNCR技術應用在中小型鍋爐上，長期現場應用一般能夠達到30～50%的NOx脫除率，循環流化床的的SNCR技術可取得50%以上的脫硝效率。

2)     還原劑多樣易得：SNCR技術中脫除NOx的還原劑一般都是含氮的物質，包括氨、尿素、氰尿酸和各種銨鹽(醋酸銨、碳酸氫銨、氯化銨、草酸銨、檸檬酸銨等)。但效果較好、實際應用最廣泛的是氨和尿素。

3)     無二次污染：SNCR技術是一項清潔的技術，沒有任何固體或液體的污染物或副產物生成，無二次污染。

4)     經濟性好：由于SNCR的反應是靠鍋爐內的高溫驅動的，不需要昂貴的催化劑系統，因此投資成本和運行成本較低。

5)     系統簡單、施工時間短：SNCR技術最主要的系統就是還原劑的儲存系統和噴射系統，主要設備有儲罐、泵、噴槍和必要的管路、儀控設備。由于設備簡單，SNCR技術的安裝期短，僅需15天左右停爐時間，小修期間即可完成爐膛施工。

6)     SNCR技術不需要對鍋爐燃燒設備和受熱面進行大的改動，也不需要改變鍋爐的常規運行方式，對鍋爐的主要運行參數也不會有顯著影響。

主要影響因素

圖2-1 鍋爐SNCR過程原理示意圖

SNCR工藝主要使用氨基還原劑在溫度區域870～1200°C 噴入含NO的燃燒產物中，發生還原反應，脫除NO，生成N₂和H₂O，鍋爐SNCR過程原理示意參見圖2-1。由于在一定溫度范圍，有氧氣的情況下，氮劑對NOx的還原，在所有其他的化學反應中占主導，表現出選擇性，因此稱之為選擇性非催化還原。SNCR在實驗室內的試驗中可以達到90%以上的NO脫除率。SNCR 應用在大型鍋爐上，選擇短期示范期間能達到75%的脫硝效率，典型的長期現場應用能達到30%～70%的NOx脫除率。在大型的鍋爐(大于300MW 熱電功率)上運行，通常由于混合的限制，脫硝率小于35%。SNCR 技術的工業應用是在20世紀70年代中期日本的一些燃油、燃氣電廠開始的，在歐盟國家從80 年代末一些燃煤電廠也開始SNCR 技術的工業應用。

在SNCR 技術設計和應用中，影響脫硝效果的主要因素包括：

1)     溫度范圍；

2)     合適的溫度范圍內可以停留的時間；

3)     反應劑和煙氣混合的程度；

4)     未控制的NOx濃度水平；

5)     化學計量比NSR；

6)     氣氛(氧量、一氧化碳濃度)的影響；

7)     還原劑的類型和狀態；

8)     添加劑的作用；

SCR系統概述

選擇性催化還原(SCR)技術是目前應用最多而且最有成效的煙氣脫硝技術。SCR技術是在金屬催化劑作用下，以NH₃作為還原劑，將NOx還原成N₂和H₂O。NH₃不和煙氣中的殘余的O₂反應，而如果采用H₂、CO、CH₄等還原劑，它們在還原NO_x的同時會與O₂作用，因此稱這種方法為“選擇性”。工作原理如圖3.2所示，主要反應方程式為：

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

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

圖2.2 SCR工作原理圖

通過采用合適的催化劑，上述反應可以在290℃~410℃的溫度范圍內有效進行，可以獲得高達80%～90%的NOx脫除效率。目前，世界各國采用SCR技術建設的脫硝裝置有數百套之多。SCR技術對鍋爐煙氣NOx控制效果十分顯著，占地面積小、技術成熟、易于操作，可作為我國燃煤電廠控制NOx污染的主要手段之一。

SCR系統在電廠的布置方式有3種，最常用的的布置方式稱為高塵布置方式，即將SCR布置在省煤器與空預器之間，該方式是應用最廣泛的布置方式。溫度在300～400℃范圍內，是大多數催化劑的最佳反應溫度區，但催化劑處于高塵煙氣中，條件惡劣，壽命會受到影響。第2種布置方式是將電除塵器布置在空氣預熱器之前，而SCR反應器布置在電除塵器和空氣預熱器之間，該布置方式可防止煙氣中飛灰對催化劑的污染和對反應器的磨損與堵塞，但其缺點是普通電除塵器在300~400℃的高溫下無法正常運行。第3種是尾部布置方式，SCR反應器布置在除塵器和煙氣脫硫系統之后，催化劑不受飛灰和SO₂的影響，但由于煙氣溫度較低，一般需要氣氣換熱器或采用加設燃油或燃天然氣的燃燒器將煙氣溫度提高到催化劑的活性溫度，勢必增加能源消耗和運行費用。

本工程脫硝采用高溫高塵的布置方案，即SCR反應器布置在鍋爐兩級省煤器之間。