您好!欢迎访问陕西北治环保设备限公司官方网站!

18709298216

029-89875196

您当前的位置 : 首 页 >> 新闻中心 >> 综合信息

联系我们Contact Us

名称:陕西北冶环保设备有限公司

电话:029-89875196

总  经 理:18709298216(夏)

业务咨询:13259805596(张)

技术咨询:15829209322(李)

邮箱:18709298216@qq.com

地址:陕西省西安市经济技术开发区未央路与凤城七路十字西南角未央国际21层

商铺电话:18709298216

商铺地址:陕西省西安市国际港务区华南城

北冶环保 || 浅谈影响SNCR脱硝效果的因素

2020/08/17

前言

       我国是世界上主要的煤炭生产和消费国,也是以煤炭为主要一次能源的国家。据统计,2002年,原煤在我国一次能源构成中所占比例为70.7%,而用于发电的煤炭约占煤炭消费量的49.1%。NOx的排放是酸雨的形成和对大气中臭氧层破坏的重要原因之一,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。

SNCR脱硝原理

       选择性非催化还原(SNCR)技术是用氨水、尿素溶液等还原剂喷入炉内与NOx进行选择性反应。还原剂喷入炉膛温度为800℃~1200℃的区域,还原剂迅速蒸发和热分解成NH3,并与烟气中的NOx进行SNCR反应生成N2,该方法是以炉膛为反应器。

       在炉膛800~1200℃这一狭窄的温度范围内、在无催化剂作用下,NH3优先选择性地还原烟气中的NOx,NH3或尿素还原NOx的主要反应为:

       用氨气或氨水作为还原剂

       4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O

       尿素为还原剂

       2NO+CO(NH2)2+1/2O2→2N2+ CO2+2H2O

       不同还原剂有不同的反应温度范围,此温度范围称为温度窗口。NH3的反应最佳温度区为850℃~1100℃,SNCR脱硝效率最高可以达到60%以上。当反应温度过高时,由于氨的分解会使NOx还原率降低,另一方面,反应温度过低时,氨的逃逸增加,也会使NOx还原率降低。

       当温度过高时,氨被氧化成NOx:

       NH3+O2→NOx+H2O

SNCR脫硝效率影响因素


       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、氨氮比、初始NOx浓度、烟气中氧和CO浓度等。

       1. 温度的影响

       温度对SNCR的还原反应的影响最大。在不同条件下各种氨还原剂的最佳温度窗口不一样,总体上氨的反应温度在800~1100℃,尿素在900~1000℃,作为还原剂氨比尿素要好。如反应温度过低,反应速率会随之降低,氧化还原反应不能及时充分地发生,导致脱硝效率降低, 反应不完全,会造成氨逃逸率高,同时未参加反应的还原剂随烟气进入后部设备,最终排入大气造成新的污染。当温度高于1100℃时,还原剂NH3会被烟气中的O2氧化生成NOx,造成NOx浓度不降反升。

       在800-900℃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,当温度低于850℃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。

       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. 合适温度下停留的时间

       任何反应都需要时间,所以还原剂必须和NOx在合适的温度区域内有足够停留时间,这样才能保证烟气中的NOx还原率。停留时间越长,则NOx的脱除效果越好,在此时间内完成水的蒸发、还原剂的分解、还原剂与烟气的混合、还原剂与NOx的氧化还原反应。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。根据相关试验表明,停留时间一般保证在0.7s~1.0s之间。

       4. 氨氮比

       NH3/NOx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。

       当NH3/NOx摩尔比小于2.18时,随着NH3/NOx摩尔比的升高,脱硝效率升高明显;当NH3/NOx摩尔比大于2.18后,NH3/NOx摩尔比升高,氨逃逸浓度不断增加,而脱硝效率并没有明显的升高趋势。

       5. 烟气中O2、CO和H2O的影响


       烟气中的O2、CO、H2O等成分都对脱硝反应产生一定的影响作用。Kasuya通过实验研究认为,O2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:O2浓度升高,反应的温度降低,同时脱硝率下降,O2浓度从0.5%上升到50%,SNCR脱硝的最佳温度从1000℃左右降低到约800℃,脱硝率从95%降到小于60%。

       当烟气中含有较多CO时,SNCR最佳脱硝温度降低,同时脱硝温度宽度变窄,脱硝效率下降,尤其是以氨水作为还原剂时更为明显。

在低温下,当水蒸汽的浓度低时,它是还原反应的促进剂,浓度高时是反应的阻碍剂。

       6. 初始NOx浓度水平


       初始NOx的含量对还原效率也有影响。反应物浓度的减少,导致了反应动力的减小。在较低的反应物浓度条件下,最优温度降低,所以反应效率也就下降了,存在一个NOx的临界浓度,当NOx的初始浓度如果小于这个临界值,那么无论如何增加氨氮比,也不能脱除NOx,同时NOx的初始浓度高,反应的温度偏低。

结论

(1)适当提高反应区温度可以提高反应效率,过低的温度将使脱硝反应不能充分地进行。

(2)在NOx排放浓度达到环保要求的前提下,降低氨水的喷射量可以减少氨逃逸,以降低运行成本并保护设备。



20201214133534_338.png

陕西北冶环保设备有限公司

1609401530988119.png