什么是ncr技术..doc

什么是SNCR技术？ SNCR（Selective Non-Catalytic Reduction）即为选择性非催化还原法，是一种经济实用的NOx脱除技术，SNCR于20世纪70年代中期首先在日本的燃气、燃油电厂中得到应用，并逐步推广到欧盟和美国到目前为止世界上燃煤电厂SNCR工艺的总装机容量大约在2GW以上 其原理是以NH3、尿素[CO(NH2)2]等作为还原剂，在注入到锅炉之前雾化或者注入到锅炉中靠炉内的热量蒸发雾化在适宜的温度范围内，气相的氨或者尿素就会分解为自由基NH3和NH2，在特定的温度和氧存在的条件下，还原剂与NOx的反应优于于其他反应而进行因此可以认为是选择性化学过程还原剂有不同的反应温度范围，此温度范围称为温度窗口，对本方法的脱硝效率有较大影响  SNCR脱硝反应机理 SNCR是一种不用催化剂，在850-1100℃范围内还原NOx的方法SNCR技术是把还原剂如氨、尿素喷入炉膛温度为850-1100℃的区域，该还原剂迅速热分解成NH3并与烟气中的NOx进行SNCR反应生成N2和H2O该方法一炉膛为反应器，可通过对锅炉进行改造实现SNCR反应物贮存和操作系统与SCR系统是相似的，但它所需的氨和尿素的量比SCR工艺要高。

在炉膛850-1100℃这一狭窄的温度范围内，在无催化剂作用下，氨或尿素等氨基还原剂可选择性地还原烟气中的NOx，基本上不与烟气中的O2反应，主要反应为： 氨为还原剂： NH3 + NOx → N2 + H20尿素为还原剂： CO(NH2)2 → 2NH2 + CO NH2 + NOx → N2 + H20 CO + NOx → N2 + CO2 当温度过高时，超过反应温度窗口时，氨就会被氧化成NOx： NH3 + O2 → NOx + H20SNCR工艺的NOx脱除效率主要取决于反应温度、NH3和NOx的化学计量比、混合程度、反应时间等研究表明SNCR工艺的温度控制至关重要，最佳反应温度是950℃，若温度过低，NH3的反应不完全，容易造成NH3泄漏；而温度过高，NH3则容易被氧化为NOx，抵消了NH3的脱除效率温度过高或过低都会导致还原剂的损失和NOx脱除率下降通常涉及合理的SNCR工艺能达到30%-70%的脱除效率，80%的效率也有文献报道SNCR脱硝效率的影响因素 在SNCR技术设计和应用中，影响脱硝效果的主要因素包括： 1. 温度范围 NOx的还原反应发生在一特定的温度范围内（最佳的反应温度850℃-1100℃）。

2. 合适的温度范围内可以停留的时间 停留时间：指反应物在反应器内停留的总时间；在此时间内，NH3、尿素等还原剂与烟气的混合、水的蒸发、还原剂的分解和NOx的还原等步骤必须完成；停留时间的大小取决于锅炉的气路的尺寸和烟气流经锅炉气路的气速；SNCR系统中，停留时间一般为0.001s～10s 3. 反应剂和烟气混合的程度 混合程度：要发生还原反应，还原剂必须与烟气分散和混合均匀；混合程度取决于锅炉的形状与气流通过锅炉的方式4. NH3/NOx摩尔比（化学当量比）5. 未控制的NOx浓度水平6. 气氛（氧量、一氧化碳浓度）的影响 7. 氮剂类型和状态8. 添加剂的作用SNCR脱硝技术的应用及前景 SNCR在不同的锅炉中的应用对于垃圾炉、某些工业锅炉，由于其炉膛内的温度正好处于其反应温度窗内，因此SNCR适应性比较好，喷氨点的设置和控制比较简单而且由于不经过对流受热面，炉膛内的温度又相对稳定，所以运行的可靠性相对要好一些因此SNCR在这类锅炉的应用比较多 对于电站锅炉，反应温度窗处于高温对流受热面区域在这个区域，烟气温度受燃料，燃烧配风等调整和变化以及锅炉负荷的变动影响较大，反应温度窗会沿着烟气流动方向迁移，因此SNCR设计时会设置多个喷射取。

另外，在烟道截面上，烟气温度分布不均匀，在不到200℃的最佳反应温度窗内，烟气温度偏差可能达到100℃以上，SNCR的先天补足在此暴露无疑 要解决反应温度窗的迁移的问题，烟气温度的测量就是良好控制的前提在这么高的温度下，现有的技术水平，从测点数量、成本、测量的可靠性、仪表的损坏率都会有一些问题另外一个问题就是氨氮摩尔比的问题氨氮摩尔比是获得高的脱硝效率、低的漏氨和稳定的性能的重要因素首先，SNCR还原反应的氨氮摩尔比不象SCR一样固定为1：1，随着反应条件的变化，这个比例是一个变化的值然后，在SNCR的喷氨区，NOx的分布的均匀性很差，而且没有使NOx分布变得均匀的混合手段，因此要获得接近最佳氨氮摩尔比几乎是不可能的NOx测量的环境以及NOx测量仪的成本，使得动态准确获得NOx的分布数据比获得烟气温度有关数据的困难大得多 SNCR的脱硝效率，随着锅炉的性能设计和受热面布置的不同，所能达到的极限也不同如果在锅炉设计的时候，在性能设计和受热面设计时为SNCR而改变，那么SNCR会容易一些但是这样大多是得不偿失的所以在具体项目上SNCR的可行性论证，要等锅炉设计基本方案出来以后，才能说脱硝效率能够有望达到多高的水平。

要把SNCR的脱硝效率发挥到极致，首先假设烟气温度和NOx测量技术的发展以及成本的降低，使准确、及时、可靠、地动态测量可能的反应区域内的尽可能多的温度以及进出口NOx数值成为可能然后按照烟气流动方向和烟道截面方向的布置足够多的喷氨区域，按照测量的数据对喷氨量进行精确调控如果可能，锅炉受热面布置的时候，在同一级过热器或者再热器受热面在适当的地方从中间拉开，为自由布置喷氨区域提供方便，甚至将对反应温度区有意多留长一点的净空理论上，比如一个600MW的锅炉，可以在烟道断面上划分21个的区，沿烟气流动方向布置3个区，这样总共63个区，需要63个高性能的流量测量计和调节阀，63个温度测量点，42个NOx测量仪按照这样的设计，脱硝效率一般达到70%应该不成问题吧这是理想主义的做法，在做工程的时候，要走到多远，仍然要根据具体项目来核算性能价格比 我国SNCR技术的应用情况：江苏阚山电厂2×600MW和江苏利港电厂2×600MW及2×600MW超临界机组这两个项目都是在应用低NOx燃烧技术的基础上，采用SNCR与SCR联合脱硝烟气脱硝技术，目前一期实施了SNCR部分，二期SCR部分在环保标准要求更高时将实施。

总之，SNCR确实存在一些问题，因温度窗口、浓度分布、脱硝效率等问题确难在大型煤粉炉上广泛应用但是由于方便改造，SNCR建设周期短、投资少等优势在流化床、中小型电厂改造项目、垃圾焚烧炉和应对脱硝催化剂价格昂贵且易中毒失效而生的SNCR与SCR联合脱硝技术作为预脱硝项目上很有市场SNCR 脱硝技术在大型煤粉炉中应用探讨NOx 是一种主要的大气污染物质，NOx 与碳氢化合物可以在强光作用下造成光化学污染，排放到大气中的NOx是形成酸雨的主要原因，严重危害生态环境目前国内65%左右的NOx是由煤燃烧所产生的，因此作为主要燃煤设备的电站锅炉和工业锅炉成为今后控制 NOx排放所必须关注的焦点目前我们已经采取诸如低NOx燃烧器、分级配风、OFA(Over Fire Air)、再燃等技术措施来降低 NOx的排放，并取得了一定的效果但随着人们对环保要求的不断提高，今后的NOx排放标准势必也越来越严格 北京市要求燃煤电站锅炉NOx的排放必须低于250 mg⋅Nm-3 的要求，相对于目前650 mg⋅Nm-3 的国标要求要严格得多，采用上述几种技术措施往往很难达到250 mg.Nm-3 的排放指标作为烟气净化方式的选择性催化还原(SCR)虽然可以取得高达90%的NOx脱除率，但 SCR 技术由于其昂贵的催化剂及寿命问题造成了投资过大(大约 40 美元⋅kW-1 ~ 60 美元⋅kW-1 )，限制了其广泛应用。

而相对较廉价的选择性非催化还原(SNCR)技术(大约 5 美元⋅kW-1 ~10美元⋅kW-1 )，其最大 NOx 脱除率可达70 %~80 %作为一种经济实用的 NOx 脱除技术，SNCR 于 20 世纪70 年代中期首先在日本的燃气、燃油电厂中得到应用，并逐步推广到欧盟和美国到目前为止世界上燃煤电厂 SNCR 工艺的总装机容量大约在 2 GW 以上1 SNCR脱硝原理 选择性非催化还原(SNCR)脱除 NOx技术是把含有 NHx 基的还原剂(如氨气、 氨水或者尿素等)喷入炉膛温度为 800℃~1 100℃的区域，该还原剂迅速热分解成 NH3 和其它副产物，随后 NH3 与烟气中的 NOx 进行 SNCR 反应而生成 N2 采用 NH3 作为还原剂，在温度为 900℃~1 100℃的范围内，还原 NOx 的化学反应方程式主要为而采用尿素作为还原剂还原 NOx 的主要化学反应为：SNCR 还原 NO的反应对于温度条件非常敏感，炉膛上喷入点的选择，也就是所谓的温度窗口的选择，是 SNCR还原 NO效率高低的关键一般认为理想的温度范围为 700℃~1 100℃, 并随反应器类型的变化而有所不同。

当反应温度低于温度窗口时，由于停留时间的限制，往往使化学反应进行的程度较低反应不够彻底，从而造成 NO 的还原率较低，同时未参与反应的 NH3 增加也会造成氨气泄漏 而当反应温度高于温度窗口时， NH3 的氧化反应开始起主导作用： 从而，NH3 的作用成为氧化并生成 NO，而不是还原 NO为 N2总之，SNCR 还原 NO的过程是上述两类反应相互竞争、 共同作用的结果 如何选取合适的温度条件同时兼顾减少还原剂的泄漏成为 SNCR 技术成功应用的关键 2 SNCR脱硝的优点 选择性非催化还原技术(SNCR)具有以下优点： (1) 系统简单：不需要改变现有锅炉的设备设置，而只需在现有的燃煤锅炉的基础上增加氨或尿素储槽，氨或尿素喷射装置及其喷射口即可，系统结构比较简单； (2) 系统投资小：相对于SCR的大约40美元kW-1 ~60美元kW-1 的昂贵造价，由于系统简单以及运行中不需要昂贵的催化剂而只需要廉价的尿素或液氨，所以 SNCR 大约 5 美元⋅kW-1 ~10 美元kW-1 的造价显然更适合我国国情； (3) 阻力小：对锅炉的正常运行影响较小； (4) 系统占地面积小：需要的较小的氨或尿素储槽，可放置于锅炉钢架之上而不需要额外的占地预算。

3 SNCR系统及其影响因素 如图 1， 典型的 SNCR 系统由还原剂储槽、 多层还原剂喷入装置以及相应的控制系统组成它的工艺简单，操作便捷SNCR 工艺可以方便地在现有装置上进行改装因为它不需要催化剂床层，而仅仅需要对还原剂的储存设备和喷射系统加以安装，因而初始投资相对于 SCR 工艺来说要低得多，操作费用与 SCR 工艺相当一般情况下 SNCR 可达到 60%至 70%的 NOx 还原率，足以满足有关环保要求 SNCR 还原 NO的化学反应效率取决于烟气温度，高温下停留时间，含氨化合物即还原剂注入的类型和数量、混合效率以及 NOx 的含量等等 3.1 温度对 SNCR 的还原反应的影响 温度对 SNCR 的还原反应的影响最大当温度高于 1 000℃时，NOx 的脱除率由于氨气的热分解而降低；温度低于 1 000℃以下时，NH3 的反应速率下降，还原反应进行得不充分，NOx 脱除率下降，同时氨气的逸出量可能也在增加由于炉内的温度分布受到负荷、煤种等多种因素的影响，温度窗口随着锅炉负荷的变化而变动根据锅炉特性和运行经验，最佳的温度窗口通常出现在折焰角附近的屏式过、再热器处及水平烟道的末级过、再。