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SNCR脱硝的关键因素:反应温度、氨氮摩尔比NSR、混合程度、停留时间
作者:河北思凯淋  来源: http://www.hebeisikailin.com/xwzx/n1753.html   发布时间:2021-09-02
SNCR脱硝的关键主要取决于反应温度、氨氮摩尔比NSR、混合程度、停留时间等,还原剂喷射在合适的温度窗口,喷入的还原剂与烟气中的NOx充分反应,从而实现较高的脱硝效率,降低还原剂的耗量和残余氨逃逸。
1 反应温度

在SNCR反应中,温度是影响NOx脱除率的重要因素,SNCR具有一个最佳的反应温度窗口。氨水、尿素还原NOx的过程是还原剂还原与还原剂氧化两类反应相互竞争、共同作用的结果,温度过高时还原剂的氧化反应占主导,还原剂易被氧化成NO,会增加NOx的浓度;反应温度过低时还原反应不充分,反应速率慢,反应效率会降低,且会造成还原剂逃逸(NH3 slip),对下游设备产生不利的影响甚至产生新的污染。还原剂氨水和尿素在不同炉温下的脱硝效率见图7。

还原剂氨水和尿素在不同炉温下的脱硝效率

由图7可看出,相同条件下, 氨水将在相对稍低的最佳脱硝温度下达到比尿素溶液更高的最佳脱硝效率,尿素溶液的脱硝温度范围整体上要比氨水的脱硝温度范围稍偏向高温方向。通常认为使用尿素作为还原剂的SNCR最佳反应温度为960℃[3],而氨水的最佳反应温度较尿的稍低。由此可见,还原剂喷射位置的确定对SNCR系统十分关键。不恰当的喷射位置会造成残余氨的逃逸增加、还原剂用量增加且达不到所要求的脱硝效率。一般而言,还原剂喷射位置的确定需要通过流场模拟或通过安装温度传感器测试炉内温度分布来确定;流场模拟会模拟炉内温度、气体流动和烟气混合情况,温度传感器可实测出炉内不同高度、不同区域的温度分布情况,以此来确定合适的喷射位置。


2 氨氮摩尔比

氨氮摩尔比(Normalized Stoichiometric Ratio,简称NSR)是指喷入的还原剂所含的氨基量与初始NOx含量之间的摩尔比值。合适的NSR是保证脱硝效率的关键因素,由于实际的化学反应比较复杂,为保证脱硝效率,在实际反应中要注入多于理论量的还原剂。试验发现[4],当NSR<1.6时,脱硝效率随NSR增加提高明显,NSR增加0 . 2,脱硝效率提高约6 %;但当N S R 超过1 . 6,脱硝效率提高不到2%,增长趋势趋于缓慢,继续增加NSR对提高脱硝效率的贡献很小,这是由于一方面炉内NOx量有限,在一定的混合条件下,局部反应已趋于饱和,NSR继续增大对NOx的脱除效果逐渐减弱。另一方面,氨逃逸量是随着NSR的增大而增加。因此,应选用合适的NSR,以期在保证较高的NOx去除率的同时,降低氨的逃逸量。NSR对NOx 脱硝效率的影响见图8。

NSR对NOx 脱硝效率的影响

3 混合程度
还原剂喷入到炉内后,要求还原剂与NOx在很短的时间内很好地混合并完成反应,否则还原剂会流动到较低的温度区域而降低还原NOx的反应程度。所以脱硝喷枪的雾化效果及喷雾的覆盖面积就决定了NOx去除率。喷枪的雾化颗粒并不是越细越好,颗粒大小应适中。颗粒太细,则穿透性太差,会降低脱硝效率;颗粒太粗,则颗粒的总体表面积太小,也会降低脱硝效率,而且太大的颗粒,由于烟气流速较快,会导致喷雾颗粒不能在短时间内气化完全,有时会产生滴液,导致炉膛爆管。最佳颗粒粒径约为100μm。
4 停留时间
停留时间是指反应物在炉内停留的总时间。在此时间内,还原剂与烟气混合、还原剂中水分蒸发、还原剂分解和NOx还原等步骤必须完成;停留时间的大小取决于炉内气路的尺寸和烟气流经气路的气速。在SNCR反应过程中,需要有充足的停留时间,以保证还原剂与烟气充分混合。还原剂在最佳反应温度区域的停留时间越长,则脱除NOx的效果越好。实践发现,有效脱除NOx需要氨水停留0.7~1s的时间。

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