反应温度和氨氮摩尔比对SNCR脱销效果的影响

1、反应温度和氨氮摩尔比对SNCR脱销效果的影响氮氧化物是最主要的三种大气污染物之一，NOx会对人体健康和生态环境产生严重危害，包括：对人体的呼吸系统的直接损害;对植物的损害造成农作物减产;形成光化学烟雾、酸雨、酸雾以及破坏臭氧层造成二次污染和损害等。火力发电厂锅炉排放的烟气中含有大量的NOx,是NOx的最主要排放源，故控制电力行业的NOx排放极为关键°SNCR脱硝技术由于其成本低且脱硝效率较高，比较适合我国现阶段国情。1设备简介本文以浙江省德清县某热电厂的一台75t/h高温高压循环流化床锅炉为试验对象，该锅炉由无锡锅炉厂生产，前期已进行低氮燃烧改造，烟气中NOx浓度约为200mg/m3

2、。企业于2015年7月完成SNCR脱硝系统安装，至今已稳定运行半年有余。还原剂使用氨水，6支喷枪位于炉膛出口与旋风分离器之间的水平烟道。2SNCR脱硝原理选择性非催化还原脱硝技术(SelectiveNonCatalyticReduction,SNCR)'是指不使用催化剂/在炉膛或烟道内喷入还原剂，把烟气中的NOx直接还原成氮气和水的一种工艺。当前常用的SNCR技术是把还原剂(如氨气、氨水、尿素溶液)喷入温度为800-1100的区域，还原剂迅速热分解并在烟气中充分扩散，同时选择性地与烟气中的NOx进行反应生成N2和H2O,在此过程中还原剂基本上不与烟气中的02反应。SNCR脱销效率最高可

3、以达到80%以上。主要的化学反应为：(1) 用氨气或氨水作为还原剂：NH3+NOX-N2+H2O(2) 用尿素溶液为还原剂：CO(NH2)2CO+2NH2CO+NOXN2+CO2NH2+NOXN2+H2O(3)当温度过高时，氨被氧化成NOx:NH3+O2NOX+H2O3SNCR脱硝效率影响因素对SNCR脱硝效率造成影响的因素有多种，主要有：反应温度、还原剂类型、合适温度下停留的时间、还原剂与烟气的混合程度、NH3/N0X摩尔比、初始NOx浓度水平、烟气中02和CO浓度等。3.1温度的影响一般认为SNCR脱硝技术反应的窗口温度为8001100弋，如反应温度过低，反应速率会随之降低，氧化还原反应不

4、能及时充分地发生，导致脱硝效率降低伺时未参加反应的还原剂随烟气进入后部设备，最终排入大气。但是反应温度也不能过高，当温度高于一定温度时，还原剂会被烟气中的02氧化生成NOx,造成NOx浓度不降反升。3.2还原剂类型氨剂类型主要是液氨、氨水、尿素三种，各有优缺点。喷射液氨容易与烟气很好地混合，但液氨的储存和使用都具有一定的危险性，对企业来说增加了一个危险源。喷射尿素较为安全，且有便于运输和储藏，但是在进行喷射时均匀性相对较差，影响反应效率，氨逃逸量高，容易生成高粘度的积灰，对设备造成堵塞和腐蚀。喷射氨水的优缺点则介于液氨和尿素之间。3.3合适温度下停留的时间这里的停留时间是指还原剂喷入后到脱硝反

5、应完成的总时间。在此时间内必须完成以下几个步骤：水的蒸发、还原剂的分解（如还用尿素）、还原剂与烟气的混合、还原剂与NOx的发生氧化还原反应。停留时间是保证脱硝效率的必要的条件，停留时间不足将直接导致脱硝效率下降。停留时间的长短取决于和烟气流速和烟气流通通道的截面尺寸。根据相关试验证明：烟气的流速影响反应停留时间，过高的烟气流速会减少停留时间从而降低脱硝效率;而烟气流速过低虽然有利于脱硝反应充分进行，但是在锅炉尾部，烟道的容易产生积灰等问题。所以当不改变烟道截面积的情况下选择合适的烟气流速来控制停留时间是非常必要的。根据相关试验表明，停留时间一般保证在0.7s1.0s之间。3.4NH3/NOX摩

6、尔比NH3/NOX摩尔比摩尔比在一定的范围内随着摩尔比的增加NOx的还原率不断增加但是再继续增大摩尔比还原效果不明显反而会产生较大的氨逃逸，造成烟道中形成积灰腐蚀。3.5烟气中O2和CO浓度Kasuya通过实验研究认为Q2是SNCR脱硝反应能够进行的必要条件，并且O2浓度对反应的温度窗口和脱硝效率有较大影响：02浓度升高，反应的温度窗口降低，同时脱硝率下降。02浓度从0.5%上升到50%,SNCR脱硝的最佳温度从1000°C左右降低到约800°C,脱硝率从95%降到小于60%。吕洪坤等认为当烟气中含有较多CO时，SNCR最佳脱硝温度降低，同时脱硝温度窗口宽度变窄，脱硝效率下

7、降，尤其是以氨水作为还原剂时更为明显。4实验部分4.1温度对脱硝反应的影响在旋风分离器入口处设置温度传感器，分析以此处的温度对脱硝反应的影响。不阳利e时的运行聶播蔗凤分离辭入口度（兀Cmg/rf)呦丄排啟強度aoo12.31轴9BIO12.22船6193m,s9.起75.4砒5aso8.56鉉18&DI&5£6.4B10乱14S5.fiS.2?56.7w乩11&4.SWD5.施J7.9|"iiiirtfrrrfssF由表1可见，在800-900弋的温度区间内氨逃逸和NOx排放浓度均随温度上升而下降，说明在此温度区间内，温度越高，脱硝反应效果越好。此外

8、，当温度低于850弋时氨逃逸浓度将超出HJ563-2010火电厂烟气脱硝工程技术规范选择性非催化还原法中规定的最大允许值8mg/m3的标准。4.2喷氨水量对脱硝反应的影响当旋风分离器入口处温度为880弋时，原烟气中NOx浓度约为200mg/m3,在此工况下调整氨水与除盐水的配比，分析氨水浓度对脱硝反应的影响。m乱水沦閘丄.直购I蝕ESl<LA7L£31S.53&2誹330L的1.E7<H3龜呂別1330L1Z5.127193IULUKbK7.17t.t風30017910.17S.8H口1昭io.笫岸72,7LZD3.34丽由表2可见，当NH3/NOX摩尔比小于2.2时，随着NH3/N0x摩尔比的升高，脱硝效率升高;当NH3/N0X摩尔比大于2.2时，随着NH3/N0X