SNCR脫硝技術(shù)的缺陷與解決措施

NH3泄漏是SNCR脫硝技術(shù)的基本工藝參數(shù)，應(yīng)當(dāng)持續(xù)監(jiān)測(cè)工藝優(yōu)化。原位測(cè)量原理最適合這種監(jiān)測(cè)任務(wù)，由于它可以實(shí)時(shí)供應(yīng)測(cè)量數(shù)據(jù)以實(shí)現(xiàn)快速反應(yīng)（如LDS6原位激光氣體分析儀）。它直接安裝在過(guò)程氣流中，并供應(yīng)快速精確?????的NH3逃逸濃度數(shù)據(jù)。本文討論介紹了SNCR脫硝技術(shù)的缺陷，并提出了相應(yīng)的解決措施。

燃料燃燒過(guò)程會(huì)產(chǎn)生對(duì)環(huán)境有害的排放物，尤其是二氧化碳（CO2），二氧化硫（SO2），一氧化氮（NOx）和粉塵。對(duì)于煙氣脫硝，除了優(yōu)化空氣供應(yīng)的特別爐子等前端主要措施外，還采納后端措施，以減量工藝為基礎(chǔ)。SNCR脫硝技術(shù)是一種重要的脫硝方式，但其自身也存在一些缺陷。通過(guò)對(duì)這些問(wèn)題的討論，可以進(jìn)一步完善SNCR脫硝技術(shù)，提高脫硝效果。

1.SNCR脫硝技術(shù)

選擇性非催化還原（SNCR）是一種削減傳統(tǒng)發(fā)電廠燃燒生物質(zhì)、廢物和煤炭的氮氧化物排放的方法。該工藝包括將氨或尿素注入鍋爐的燃燒室，在煙氣溫度介于760和1，090℃（1，400和2，000℉）之間的地方與燃燒過(guò)程中形成的氮氧化物反應(yīng)。所產(chǎn)生的化學(xué)氧化還原反應(yīng)產(chǎn)物是分子氮（N2），二氧化碳（CO2）和水（H2O）。

尿素（NH2CONH2）比更危急的氨（NH3）更簡(jiǎn)單處理和儲(chǔ)存。在這個(gè)過(guò)程中，它像氨一樣反應(yīng)：

NH2CONH2+H2O→2NH3+CO2

削減發(fā)生依據(jù)（簡(jiǎn)化）

4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O.

反應(yīng)機(jī)理本身涉及與NO結(jié)合然后分解的NH2自由基。

該反應(yīng)需要在肯定溫度范圍內(nèi)，典型地為760和1，090℃（1，400和2，000°F）下有足夠的反應(yīng)時(shí)間才能有效。在較低的溫度下，NO和氨不反應(yīng)。沒(méi)有反應(yīng)的氨被稱為氨逃逸，并且是不盼望的，由于氨可以與其他燃燒物質(zhì)如三氧化硫（SO3）反應(yīng)形成銨鹽。

在高于1093°C的溫度下，氨分解：

4NH3+5O2→4NO+6H2O.

在這種狀況下，NO被創(chuàng)建而不是被刪除。

SNCR脫硝技術(shù)使用氨或尿素作為還原劑以在高溫下將氮氧化物轉(zhuǎn)化成氮和水。試劑通過(guò)噴嘴供應(yīng)氣流，由此必需連續(xù)調(diào)整劑量以適應(yīng)當(dāng)前的NO含量。由于以下幾個(gè)緣由，必需盡量削減稱為NH3漏失的未使用量的NH3。另一方面，NH3的量必需足夠大才能完全轉(zhuǎn)化氮氧化物。因此，NH3泄漏是特別重要的過(guò)程參數(shù)，必需認(rèn)真監(jiān)控并具有高牢靠性。

2.反硝化過(guò)程條件

2.1SNCR脫硝技術(shù)的應(yīng)用

目前，工業(yè)上已知有兩種主要類型的脫硝工藝：選擇性催化還原（SCR）和選擇性非催化還原（SNCR）。SCR脫硝裝置對(duì)于像燃煤電廠這樣的大型燃燒工廠是常見的，而SNCR技術(shù)通?？梢栽谥行⌒头贌龔S（如城市垃圾焚燒爐（MWI））中找到。LDS6可以用于優(yōu)化任何一種技術(shù)。

2.2SCR過(guò)程

在SCR過(guò)程中，燃燒過(guò)程中形成的氮氧化物（NOx）在水中和氮?dú)庵斜挥行У剡€原為氮。將氨（NH3）或尿素（CO（NH2）2）引入發(fā)生還原的非均相催化劑上游的煙道氣中。依據(jù)煙氣中的灰塵量，酸性氣體組分的類型和濃度，SCR過(guò)程通常在300至400°C的溫度范圍內(nèi)運(yùn)行。由于其轉(zhuǎn)化效率和緩沖力量高，SCR催化劑后的NH3逃逸通常特別低，例如在1ppm或更低的范圍內(nèi)。恒定工藝條件下的滑移增加是催化劑活性降低的精確指標(biāo)。

2.3SNCR過(guò)程

在SNCR工藝中，通常將氨（NH3）或尿素（CO（NH2）2）引入熱燃燒區(qū)中的煙道氣中，其中NOx的還原是自發(fā)進(jìn)行的。依據(jù)所用還原劑的類型，SNCR工藝通常在800至950°C的溫度范圍內(nèi)運(yùn)行。在低于最佳溫度的溫度下，反應(yīng)速率太慢，導(dǎo)致NOx的低效率降低和氨泄漏過(guò)高。

在最佳溫度以上，氨氧化成NOx的過(guò)程變得特別高，并且該過(guò)程傾向于產(chǎn)生NOx而不是削減它。由于燃燒過(guò)程通常在溫度分布和煙道氣組成方面顯示出快速和顯著的變化，因此SNCR脫硝過(guò)程的效率劇烈依靠于反應(yīng)區(qū)中的溫度和NOx分布。在反應(yīng)區(qū)后面的恒定NOx水平下，NH3逃逸是目前反應(yīng)條件的劇烈指標(biāo)。

3.SNCR脫硝技術(shù)的缺陷

與酸性煙道氣組分一起，注入煙道氣（或由注入的氨衍生物如尿素形成）的NH3可導(dǎo)致鹽形成。主要是硫酸氫銨（ABS）在此過(guò)程中造成困難：ABS的熔點(diǎn)為147℃，因此會(huì)以表面積聚的液體或固體形式存在。它可能會(huì)堵塞部分催化劑，增加壓降并導(dǎo)致催化劑失活。

它也可能堵塞空氣預(yù)熱器（AP），降低其效率；ABS在較低溫度下吸濕，汲取氣體中的水分時(shí)會(huì)引起腐蝕；在灰塵顆粒上形成的ABS可能會(huì)導(dǎo)致處理有問(wèn)題的靜電除塵器（ESP）料斗消失粘灰。NH3逃逸量打算了ABS的總量，由于在燃燒過(guò)程中SO3通常過(guò)量。

SNCR系統(tǒng)對(duì)正常運(yùn)行或特別大事造成的污染和堵塞特別敏感。由于未處理的氣體中已知量的污染物，很多SNCR的使用壽命有限。市場(chǎng)上大部分催化劑都是多孔結(jié)構(gòu)。粘土種植罐是SNCR催化劑感覺(jué)的一個(gè)很好的例子。這種孔隙度使得催化劑具有對(duì)NOx還原至關(guān)重要的高表面積。但是，這些孔很簡(jiǎn)單被燃燒/燃料氣體中存在的各種化合物堵塞。堵塞污染物的一些例子是：細(xì)顆粒物、氨硫化合物、硫酸氫銨（ABS）和硅化合物。

很多這些污染物可以在設(shè)備在線時(shí)除去，例如通過(guò)吹灰器。該裝置也可以在周轉(zhuǎn)期間或通過(guò)提高排氣溫度進(jìn)行清潔。SNCR性能更令人擔(dān)憂的是毒物，這會(huì)破壞催化劑的化學(xué)性質(zhì)，并使SNCR在NOx還原中無(wú)效或引起氨的不需要的氧化（形成更多的NOx）。其中一些毒物包括：鹵素、堿金屬、砷、磷、銻、鉻、銅。

大多數(shù)SNCR需要調(diào)整才能正常執(zhí)行。調(diào)整的一部分涉及確保氣流中氨的適當(dāng)分布和通過(guò)催化劑的勻稱氣體速度。假如不進(jìn)行調(diào)整，由于不能有效利用催化劑表面積，SNCR可能會(huì)消失無(wú)效的NOx還原以及過(guò)多的氨逸出。調(diào)整的另一個(gè)方面涉及確定全部工藝條件下合適的氨氣流量。

通?；趶臍饬髦蝎C取的NOx測(cè)量值或來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)制造商（在燃?xì)廨啓C(jī)和往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)的狀況下）的從前存在的性能曲線來(lái)掌握氨流量。通常，必需事先知道全部將來(lái)的運(yùn)行條件，以正確設(shè)計(jì)和調(diào)整SNCR系統(tǒng)。

氨流失是氨通過(guò)未反應(yīng)的SNCR的行業(yè)術(shù)語(yǔ)。當(dāng)氨過(guò)度注入氣流時(shí)，溫度過(guò)低而使氨反應(yīng)或催化劑降解（見上文）時(shí)會(huì)發(fā)生這種狀況。

溫度是SNCR的最大限制之一。燃?xì)鉁u輪機(jī)，汽車和柴油發(fā)動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)期間都會(huì)有一段時(shí)間，在此期間排氣溫度太低而不能發(fā)生NOx還原。

4.改善SNCR脫硝技術(shù)的措施

4.1應(yīng)用牢靠的檢測(cè)監(jiān)視系統(tǒng)

使用牢靠的氨氣逃逸檢測(cè)，有助于更換的掌握SNCR系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，保證設(shè)備的穩(wěn)定性、兼容性、經(jīng)濟(jì)性，已達(dá)到降低成本的目的。

LDS6（圖1）是一款基于二極管激光器的原位氣體分析儀，用于直接測(cè)量工藝氣流中的特定氣體成分。LDS6由一個(gè)中央單元和最多三對(duì)放射機(jī)/接收機(jī)配置的交叉管道傳感器組成。中央單元通過(guò)使用光纖與傳感器分開。無(wú)論環(huán)境如何惡劣，分析儀總是可以放置在任何危急區(qū)域之外。測(cè)量過(guò)程不受光譜干擾，實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)過(guò)程的促動(dòng)掌握。

通過(guò)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)完整的網(wǎng)絡(luò)連接可以進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)主要功能包括：原位原理，無(wú)氣體采樣；同時(shí)測(cè)量三個(gè)測(cè)量點(diǎn)；運(yùn)行溫度高達(dá)1200°C；供應(yīng)防爆版本（可選）LDS6設(shè)計(jì)用于很多工業(yè)過(guò)程中的快速和非侵入式測(cè)量。測(cè)量元素包括：O2，NH3/H2O，HF/H2O，HCl/H2O，CO/CO2等。

單個(gè)LDS6分析儀能夠同時(shí)監(jiān)測(cè)多達(dá)三個(gè)測(cè)量點(diǎn)的NH3泄漏。一個(gè)傳感器對(duì)用于在催化劑或高溫反應(yīng)區(qū)之后直接就地掌握氨濃度，參見圖1。由于LDS6可以實(shí)時(shí)供應(yīng)NH3濃度數(shù)據(jù)，所以可以特別快速地掌握NH

3泄漏-完全避開過(guò)量使用的運(yùn)行時(shí)間。另一個(gè)重要的測(cè)量點(diǎn)是直接在煙囪中進(jìn)行排放監(jiān)測(cè)。在這里，觀看到NH3的最終排放并因此觀看到總氮排放。

LDS脫硝掌握具有六大優(yōu)勢(shì)：

（1）性能。LDS脫硝掌握比其他掌握儀器（例如FT-IR）更快的調(diào)整，因此是最有效的優(yōu)化。原位方法允許代表性的NH3測(cè)量，無(wú)副作用或交叉干擾。

（2）便利。通過(guò)使用光纜可將中央單元放置在距測(cè)量點(diǎn)數(shù)百米的掌握室中。一個(gè)中央單元可以同時(shí)處理三個(gè)測(cè)量點(diǎn)。在現(xiàn)場(chǎng)不需要校準(zhǔn)。

（3）穩(wěn)健性。測(cè)量點(diǎn)處的傳感器對(duì)包含最少的電氣和光學(xué)組件，以確保最高的牢靠性和可用性。在連續(xù)運(yùn)行數(shù)月后，剩余的維護(hù)工作將削減到傳感器窗戶的清潔。清潔后不需要光學(xué)調(diào)整。

（4）多功能性。LDS6可以選擇測(cè)量原位煙氣中的水蒸氣濃度，并與NH3逃逸量平行。這個(gè)附加信息對(duì)于比在例如壓降下更早和更早地檢測(cè)鍋爐蒸汽管道中的泄漏是有用的。此外，在干燥氣體條件下測(cè)量煙囪中萃取分析儀（例如，作為CEM系統(tǒng)的一部分）的結(jié)果中體積誤差的補(bǔ)償成為可能。

4.2測(cè)量條件

通過(guò)改善SCR或SNCR脫硝裝置中NH3逃逸測(cè)量的典型測(cè)量條件，可以改善SNCR技術(shù)。假如典型值的范圍保持不變，MLFB代碼可用于訂購(gòu)分析儀。在其他狀況下，請(qǐng)使用給定的聯(lián)系地址進(jìn)行技術(shù)說(shuō)明。用戶列表可用于不同的應(yīng)用領(lǐng)域。用戶受益通過(guò)掌握NH3逃逸優(yōu)化SCR過(guò)程意味著：最大限度地削減技術(shù)缺陷，優(yōu)化維護(hù)周期，降低劣化和更換成本；削減總氮（NH3和NOx）排放。優(yōu)化的過(guò)程輸入是最小化排放的基礎(chǔ)。

4.3優(yōu)化SNCR流程

通過(guò)掌握NH3逃逸方式：削減氨或尿素的消耗量，同時(shí)保持NOx和