SNCR(選擇性非催化還原)技術和SCR(選擇性催化還原)技術
一、選擇性非催化還原簡介
選擇性非催化還原(Selective Non-Catalytic Reduction,以下簡寫為SNCR)技術是一種成熟的商業性NOx控制處理技術。SNCR方法主要使用含氮的藥劑在溫度區域870~1,200°C 噴入含NO的燃燒產物中,發生還原反應,脫除NO,生成氮氣和水。由于在一定溫度范圍,有氧氣的情況下,氮劑對NOx的還原,在所有其他的化學反應中占主導,表現出選擇性,因此稱之為選擇性非催化還原。
在SNCR技術設計和應用中,影響脫硝效果的主要因素包括:
1. 溫度范圍
2. 合適的溫度范圍內可以停留的時間
3. 反應劑和煙氣混合的程度
4. 未控制的NOx濃度水平
5. 噴入的反應劑與未控制的NOx的摩爾比-NSR
6. 氣氛(氧量、一氧化碳濃度)的影響
7. 氮劑類型和狀態
8. 添加劑的作用
二、選擇性非催化還原應用
SNCR技術的工業應用是在20世紀70年代中期日本的一些燃油、燃氣電廠開始的,在歐盟國家從80年代末一些燃煤電廠也開始SNCR技術的工業應用。美國的SNCR技術應用是在90年代初開始的,目前世界上燃煤電廠SNCR工藝的總裝機容量在2GW以上。SNCR相對低NOx燃燒器和SCR的初投資低,停工安裝期短,原理簡單,硬件工藝成熟,對新鍋爐和舊鍋爐均適用。SNCR在實驗室內的試驗中可以達到90%以上的NO脫除率。SNCR應用在大型鍋爐上,選擇短期示范期間能達到75%的脫硝效率,典型的長期現場應用能達到30%~50%的NOx脫除率。在大型的鍋爐上運行,通常由于混合的限制,脫硝率小于40%。
三、浙江大學熱能工程研究所SNCR技術
浙江大學熱能工程研究所經過多年的SNCR技術的自主研究和技術開發,將機理試驗、理論研究、計算模擬和大型試驗相結合,己掌握了SNCR技術的核心和關鍵。通過在內徑50mm高1m試驗臺上進行SNCR小型機理試驗,獲得了還原劑種類、還原劑用量(即氨氮比)、溫度條件、NO初始濃度、停留時間等等關鍵參數對SNCR技術性能如脫硝率、NO排放、尾部氨殘余等的作用影響規律和寶貴試驗數據。在此基礎上,結合化學反應機理、理論分析、CHEMKIN和 CFD計算模擬,進行更深入的機理研究,得到了SNCR反應時間、反應歷程等方面的規律。并結合機理試驗數據,全面掌握選擇性非催化還原技術的作用機理和規律。在2.1MW大型燃燒試驗爐進行SNCR試驗,取得了50%~80%的脫硝率,達到了國內領先水平。
浙江大學熱能工程研究通過自主研發,形成了自己的SNCR技術,并參與了100MW和600MW鍋爐SNCR技術的投標工作,在與用戶交流過程中,獲得了一致好評和稱贊。我們能夠根據不同對象鍋爐特征,進行SNCR系統的優化設計和性能預測,包括還原劑準備系統、還原劑輸送系統、還原劑噴射系統和控制系統等等。
在SNCR技術研究開發過程中,我們理論與試驗結合、機理與模擬結合、小型試驗與大型試驗結合,并與GE-EER、FUELTECH等公司和國外研究機構進行交流合作,走在國內同行的前列。同時依托本所技術特長,結合其他NOx控制技術,研究開發高級再燃技術、低NOx燃燒器與SNCR整合技術、SNCR 與臭氧聯合脫除技術等SNCR新型技術。
SNCR技術是成熟的經濟的煙氣脫硝技術。它與SCR技術相比,具有投資少、運行費用低、周期短的優點。如能結合低NOx燃燒技術聯合使用,運行費用則更低。對于我國目前環保對NOx排放的要求,SNCR技術無疑是很好的選擇。
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