選擇性非催化還原法
選擇性非催化還原法
（1）溫度對SNCR的還原反應的影響 溫度對SNCR的還原反應的影響最大。 （3）SNCR工藝所用的還原劑類型
目錄
選擇性非催化還原法（SNCR）
SNCR技術的催化劑費用通常佔到SCR系統初始投資的40%左右，其運行成本很大程度上受催化劑壽命的影響，選擇性非催化還原法脫硝技術應運而生。選擇性非催化還原法（Selective Non-Catalytic Reduction，SNCR）技術是一種不用催化劑，在850℃～1100℃範圍內還原NOx的方法，還原劑常用氨或尿素，最初由美國的Exxon公司發明並於1974在日本成功投入工業應用，后經美國Fuel Tech公司推廣，目前美國是世界上應用實例最多的國家。
4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O （5-6）
4NH3+2NO+2O2→3N2+6H2O （5-7）
8NH3+6NO2→7N2+12H2O （5-8）
而採用尿素作為還原劑還原NOx的主要化學反應為：
(NH2)2CO→2NH2+CO （5-9）
NH2+NO→N2+H2O （5-10）
CO+NO→N2+CO2 （5-11）
SNCR還原NO的反應對於溫度條件非常敏感，爐膛上噴入點的選擇，也就是所謂的溫度窗口的選擇，是SNCR還原NO效率高低的關鍵。一般認為理想的溫度範圍為850℃～1100℃，並隨反應器類型的變化而有所不同。當反應溫度低於溫度窗口時，由於停留時間的限制，往往使化學反應進行不夠充分，從而造成NO的還原率較低，同時未參與反應的NH3增加也會造成氨氣的逃逸，遇到SO2會產生NH4HSO4和（NH4）2SO4，易造成空氣預熱器堵塞，並有腐蝕的危險。而當反應溫度高於溫度窗口時，NH3的氧化反應開始起主導作用：
4NH3+5O2→4NO+6H2O （5-12）
從而，NH3的作用成為氧化並生成NO，而不是還原NO為N2。如何選取合適的溫度條件同時兼顧減少還原劑的泄漏成為SNCR技術成功應用的關鍵。
圖5-2 SNCR工藝流程示意圖
典型的SNCR系統（如圖5-2）由還原劑儲槽、多層還原劑噴入裝置以及相應的控制系統組成。它的工藝簡單，操作便捷，尤其適用於對現役機組的改造。又因它不需要催化劑床層，而僅僅需要對還原劑的儲存設備和噴射系統加以安裝，因而初始投資相對於SCR工藝來說要低得多。SNCR煙氣脫硝技術的脫硝效率一般為25%～35%，且大多用作低NOx燃燒技術后的二次處置。
影響SNCR還原NO的化學反應效率的主要主要因素包括以下幾點。
（1）溫度對SNCR的還原反應的影響
溫度對SNCR的還原反應的影響最大。當溫度高於1100℃時，NOx的脫除率由於氨氣的熱分解而降低；溫度低於800℃以下時，NH3的反應速率下降，還原反應進行得不充分，NOx脫除率下降，同時氨氣的逸出量可能也在增加。由於爐內的溫度分佈受到負荷、煤種等多種因素的影響，溫度窗口隨著鍋爐負荷的變化而變動。根據鍋爐特性和運行經驗，最佳的溫度窗口通常出現在折焰角附近的屏式過熱、再熱器處及水平煙道的末級過、再熱器所在的區域。
（2）還原劑在最佳溫度窗口的停留時間
還原劑在最佳溫度窗口的停留時間越長，則NOx的脫除效果越好。NH3的停留時間超過1s則可以出現最佳NOx脫除率。尿素和氨水需要0.3s～0.4s的停留時間以達到有效的NOx脫除效果。
（3）SNCR工藝所用的還原劑類型
SNCR工藝所用的還原劑及製備方法與SCR工藝相同，主要是NH3和尿素。為了獲得理想的NOx脫除效率，還原劑的用量（化學當量）比SCR工藝要大。大多數過量的還原劑分解為氮氣和CO2，但是，也有微量的氨和CO會殘留在尾氣中，造成氨的泄漏問題。其中氨的泄漏量一般小於2.5×10，比較好的情況下可以小於1×10。在用尿素作還原劑的情況下，其N2O的生成幾率要比用氨作還原劑大，這是因為尿素可分解為HNCO，而HNCO又可進一步分解生成為NCO，而NCO可與NO進行反應生成氧化二氮：
NCO+NO→N2O+CO （5-13）
為了提高SNCR對NOx的還原效率，降低氨的泄漏量，必須在設計階段重點考慮以下幾個關鍵的工藝參數：燃料類型、鍋爐負荷、爐膛結構、受熱面布置、過量空氣量、NO濃度、爐膛溫度分佈、爐膛氣流分佈以及CO濃度等。
在脫硝效率要求不高的情況下使用，該方法的特點是如下。
（2）系統投資小：由於系統簡單以及運行中不需要昂貴的催化劑，其投資費用比SCR法低。
（3）阻力小：對鍋爐的正常運行影響較小；
（4）系統佔地面積小：需要的較小的氨或尿素儲槽，可放置於鍋爐鋼架之上而不需要額外的佔地。