SNCR選擇性非催化還原脫硝技術(shù),系一種針對煙氣中NOx的末端處理技術(shù)。該技術(shù)主要將含有氨基的還原劑(主要為尿素或氨水)精準(zhǔn)噴射至脫硝處中溫度維持在850-1150℃的特定區(qū)域。在特設(shè)的溫度條件及充足的氧環(huán)境下,該技術(shù)能夠選擇性地將煙氣中的NOx高效還原為無害的N2和H2O,從而實現(xiàn)對煙氣中NOx的有效去除與控制。鑒于整個反應(yīng)過程中催化劑并未被應(yīng)用,該技術(shù)被命名為選擇性非催化還原脫硝技術(shù)。
而影響SNCR(選擇性非催化還原脫硝技術(shù))脫硝效率的因素有以下幾個:
1. 氨氮摩爾比
噴入氨的物質(zhì)的量與煙氣脫硝裝置入口氮氧化物物質(zhì)的量之比,在SNCR反應(yīng)中,氨與NO的摩爾比值是一個關(guān)鍵的參數(shù)。理論上,還原1mol NO需要消耗1mol氨或0.5mol尿素。然而,在實際應(yīng)用中,由于反應(yīng)過程的復(fù)雜性以及氣體混合的不均勻性,所需還原劑的量往往要超過這一理論值,以確保實現(xiàn)較好的脫硝效果。
然而,實驗數(shù)據(jù)表明,當(dāng)NH3/NO摩爾比值超過2.0時,NO的脫除率曲線將呈現(xiàn)出明顯的減緩趨勢。若NH3/NO比過大,不僅會導(dǎo)致氨氣逸出量顯著增加,還可能引發(fā)環(huán)境污染問題,并導(dǎo)致成本的上升。
因此,在實際操作中,SNCR工藝的NSR(氮選擇性還原率)通常被控制在1.2-1.5的范圍內(nèi),以在保證脫硝效果的同時,減少氨氣的過量使用,從而降低成本并避免環(huán)境污染。
2. 適宜的溫度
NOx的還原反應(yīng)在特定溫度范圍內(nèi)進(jìn)行,鑒于SNCR技術(shù)未采用催化劑,因此需維持較高溫度以確保反應(yīng)順利進(jìn)行,其反應(yīng)溫度通常介于850℃至1150℃之間。反應(yīng)溫度對SNCR過程中NOx的脫除率具有顯著影響。若溫度偏低,將導(dǎo)致NH3反應(yīng)不完全,進(jìn)而產(chǎn)生所謂的“氨穿透”現(xiàn)象,增加NH3的逸出量,形成二次污染。隨著溫度的升高,分子運動加劇,氨水的蒸發(fā)與擴(kuò)散過程得以強(qiáng)化。對于SNCR而言,當(dāng)溫度提升至800℃以上時,化學(xué)反應(yīng)速率明顯加快,至900℃左右時,NO的消減率可達(dá)最高水平。然而,若溫度繼續(xù)攀升,超過1200℃后,NH3與O2的氧化反應(yīng)將變得更為劇烈,生成N2、N2O或NO等物質(zhì),導(dǎo)致煙氣中NOx濃度上升,進(jìn)而使脫硝率下降。
3. 還原劑種類
多種含有氨基且在加熱時能夠分解釋放NH3的物質(zhì),均可作為SNCR反應(yīng)的還原劑。其中,氨氣和尿素因其廣泛的應(yīng)用而成為最為常見的還原劑選擇。這兩類還原劑在反應(yīng)機(jī)理上存在差異,進(jìn)而導(dǎo)致其脫除NOx的效率略有不同。
經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)氨作為還原劑在1%含氧量和850~1050攝氏度表現(xiàn)的脫硝效果最好,而尿素在5%含氧量及1000攝氏度左右溫度下的脫硝效果也較為理想。
4. 還原劑反應(yīng)時間
鑒于任何化學(xué)反應(yīng)都需要經(jīng)歷一定的時間過程,故在適宜的溫度區(qū)間內(nèi),務(wù)必確保還原劑在煙氣中保持充足的停留時長,以便有效進(jìn)行還原反應(yīng)。在相同條件下,增加還原劑在煙氣中的停留時間,將有助于提高脫硝效率。在這一時間段內(nèi),需確保NH3或尿素等還原劑與煙氣充分混合、水分完全蒸發(fā)、還原劑有效分解以及NOx的還原反應(yīng)得以徹底完成。而霧化狀態(tài)的氨在分解爐內(nèi)的停留時長則受到分解爐規(guī)模、煙氣流速經(jīng)過分解爐的速率、溶液霧化效果以及霧場與煙氣混合方式的綜合影響。
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