SNCR脱硝原理.docx

SNCR脱硝机理
选择性非催化还原（SelectiveNon-CatalyticReduction，以下简写为SNCR）脱除NOx技术是把含有NHx基的还原剂(如氨气、氨水或者尿素等)喷入炉膛温度为800℃~1100℃的区域，该还原剂迅速热分解成NH3和其它副产物，随后NH3与烟气中的NOx进行SNCR反应而生成N2。
采用NH3作为还原剂，在温度为900℃~1100℃的范围内，还原NOx的化学反应方程式主要为：
①
②
采用尿素作为还原剂还原NOx的主要化学反应为：
③
④
反应过程中可能产生副反应，副反应主要的产物为N2O，N2O是一种温室气体，同时它对臭氧层也能起到破坏的作用。以尿素为还原剂时，最佳操作温度范围为900~1150℃。
NH3—SNCR系统中，还原NOx的反应对于温度条件非常敏感，炉膛上喷入点的选择，也就是所谓的温度窗口的选择，是SNCR还原NOx效率高低的关键。一般认为最适宜的温度范围为930℃~1090℃,并随反应器类型的变化而有所不同。当反应温度低于温度窗口时，由于停留时间的限制，往往使化学反应进行的程度较低反应不够彻底，从而造成NOx的还原率较低，同时未参与反应的NH3增加，过量的氨气会溢出而形成硫酸铵，易造成空气预热器堵塞，并有腐蚀危险。而当反应温度高于温度窗口时，NH3的氧化反应开始起主导作用：
⑤
从而，NH3的作用成为氧化并生成NO，而不是还原NOx为N2。总之，SNCR还原NOx的过程是上述两类反应相互竞争、共同作用的结果。如何选取合适的温度条件同时兼顾减少还原剂的泄漏成为SNCR技术成功应用的关键。

SNCR脱硝的优点
系统简单：不需要改变现有锅炉的设备设置，而只需在现有的燃煤锅炉的基础上增加氨或尿素储槽，氨或尿素喷射装置及其喷射口即可，系统结构比较简单；
(2)系统投资小：相对于SCR的大约40美元/kW-1到60美元/kW-1的昂贵造价，由于系统简单以及运行中不需要昂贵的催化剂而只需要廉价的尿素或液氨，所以SNCR大约5美元/kW-1到10美元/kW-1的造价显然更适合我国国情；
(3)阻力小：对锅炉的正常运行影响较小；
(4)系统占地面积小：需要的较小的氨或尿素储槽，可放置于锅炉钢架之上而不需要额外的占地预算。

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热电厂烟气治理工作现状
mg/Nm3
序号大气污染物处理前
排放浓度现有环保设备处理后
排放浓度GB13223-2003版排放限值GB13223-2011版排放限值（2014年7月1日后）是否达到GB13223-2011版排放标准1烟尘/电袋复合除尘器＜3020030达标2二氧化硫2000-2500炉内喷钙催化
干法脱硫800-12001200200不达标3氮氧化物
（以NO2计）900一次风低氮燃烧器6001100200不达标
由上表知，1Nm3的烟气中含有氮氧化物（以NO2计）为900mg（1.9565*10-2mol）的NO2，经过低氮燃烧后NO2的量为600mg（1.3043*10-2mol），根据GB13223-2011版的排放限值，最终处理后的烟气中的NO2不得超过200mg，即NO2的含量不得超过4.3478*10-3mol。则由SNCR脱硝法处理的NO2的量至少为400mg（8.6957*10-3mol）。
⑴当以氨气为还原剂时，根据②式算得最少需要氨气为
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N8.6957*10-3mol
得mol=1.7391*10-2mol
1Nm3的烟气处理达到GB13223-2011版排放限值时，理论上最少需要氨气1.7391*10-2mol，则最少需要NH3的量为295.6mg。由于考虑到实际情况，在反应的过程中会有部分的氨气没有完全反应、可能少量的氨气会发生副反应以及可能会泄露等现象发生，根据有关的报道，SNCR氨气脱硝效率可达到65%，则实际上最少需要消耗氨气的量为454.8mg
根据东风汽车公司热电厂每个烟囱的烟气排放量为104Nm3/h，一天的总烟量排放为1.2*106Nm3，由此可得出一天至少消耗氨气的量为545.8kg。
根据东风汽车公司热电厂每天的实际情况，可以参考上述的理论计算值来调整每天的氨气的消耗量。

⑵当以尿素作为还原剂时，由③式得出下面关系式：
2+2+
N8.6957*10-3mol

得N=8.6957*10-3.mol
1Nm3的烟气处理达到GB13223-2011版排放限值时，最少需要尿素8.6957*10-3mol，即521.7mg的尿素。由于考虑到工程的实际情况，在反应的过程中部分尿素没有反应以及少量的尿素泄露等问题，根据有关资料查询，得其脱硝效率为65%左右，则实际上最少需要消耗氨气的量为802.7mg。
根据东风汽车公司热电厂每个烟囱的烟气排放量为104Nm3/h，一天的总烟量排放为1.2*106Nm3