SNCR脫硝技術的缺陷與解決措施

       選擇性非催化還原（SNCR）是一種減少傳統發電廠燃燒生物質、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程中形成的氮氧化物反應。所產生的化學氧化還原反應產物是分子氮（N2），二氧化碳（CO2）和水（H2O）。

       尿素（NH2CONH2）比更危險的氨（NH3）更容易處理和儲存。在這個過程中，它像氨一樣反應：

NH2CONH2+H2O→2NH3+CO2

       減少發生根據（簡化）

4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O.

       反應機理本身涉及與NO結合然后分解的NH2自由基。

       該反應需要在一定溫度范圍內，典型地為760和1，090℃（1，400和2，000°F）下有足夠的反應時間才能有效。在較低的溫度下，NO和氨不反應。沒有反應的氨被稱為氨逃逸，并且是不希望的，因為氨可以與其他燃燒物質如三氧化硫（SO3）反應形成銨鹽。

       在高于1093°C的溫度下，氨分解：

4NH3+5O2→4NO+6H2O.

       在這種情況下，NO被創建而不是被刪除。

      SNCR脫硝技術使用氨或尿素作為還原劑以在高溫下將氮氧化物轉化成氮和水。試劑通過噴嘴供給氣流，由此必須連續調節劑量以適應當前的NO含量。由于以下幾個原因，必須盡量減少稱為NH3漏失的未使用量的NH3。另一方面，NH3的量必須足夠大才能完全轉化氮氧化物。因此，NH3泄漏是非常重要的過程參數，必須仔細監控并具有高可靠性。

2.1SNCR脫硝技術的應用

       目前，工業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脫硝裝置對于像燃煤電廠這樣的大型燃燒工廠是常見的，而SNCR技術通?？梢栽谥行⌒头贌龔S（如城市垃圾焚燒爐（MWI））中找到。LDS6可以用于優化任何一種技術。

2.2SCR過程

       在SCR過程中，燃燒過程中形成的氮氧化物（NOx）在水中和氮氣中被有效地還原為氮。將氨（NH3）或尿素（CO（NH2）2）引入發生還原的非均相催化劑上游的煙道氣中。根據煙氣中的灰塵量，酸性氣體組分的類型和濃度，SCR過程通常在300至400°C的溫度范圍內運行。由于其轉化效率和緩沖能力高，SCR催化劑后的NH3逃逸通常非常低，例如在1ppm或更低的范圍內。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。

2.3SNCR過程

       在SNCR工藝中，通常將氨（NH3）或尿素（CO（NH2）2）引入熱燃燒區中的煙道氣中，其中NOx的還原是自發進行的。根據所用還原劑的類型，SNCR工藝通常在800至950°C的溫度范圍內運行。在低于最佳溫度的溫度下，反應速率太慢，導致NOx的低效率降低和氨泄漏過高。

       在最佳溫度以上，氨氧化成NOx的過程變得非常高，并且該過程傾向于產生NOx而不是減少它。由于燃燒過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脫硝過程的效率強烈依賴于反應區中的溫度和NOx分布。在反應區后面的恒定NOx水平下，NH3逃逸是目前反應條件的強烈指標。

3.SNCR脫硝技術的缺陷

       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可導致鹽形成。主要是硫酸氫銨（ABS）在此過程中造成困難：ABS的熔點為147℃，因此會以表面積聚的液體或固體形式存在。它可能會堵塞部分催化劑，增加壓降并導致催化劑失活。

       它也可能堵塞空氣預熱器（AP），降低其效率；ABS在較低溫度下吸濕，吸收氣體中的水分時會引起腐蝕；在灰塵顆粒上形成的ABS可能會導致處理有問題的靜電除塵器（ESP）料斗出現粘灰。NH3逃逸量決定了ABS的總量，因為在燃燒過程中SO3通常過量。

       SNCR系統對正常運行或異常事件造成的污染和堵塞非常敏感。由于未處理的氣體中已知量的污染物，許多SNCR的使用壽命有限。市場上大部分催化劑都是多孔結構。粘土種植罐是SNCR催化劑感覺的一個很好的例子。這種孔隙度使得催化劑具有對NOx還原至關重要的高表面積。但是，這些孔很容易被燃燒/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：細顆粒物、氨硫化合物、硫酸氫銨（ABS）和硅化合物。

       許多這些污染物可以在設備在線時除去，例如通過吹灰器。該裝置也可以在周轉期間或通過提高排氣溫度進行清潔。SNCR性能更令人擔憂的是毒物，這會破壞催化劑的化學性質，并使SNCR在NOx還原中無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SNCR需要調整才能正常執行。調整的一部分涉及確保氣流中氨的適當分布和通過催化劑的均勻氣體速度。如果不進行調整，由于不能有效利用催化劑表面積，SNCR可能會出現無效的NOx還原以及過多的氨逸出。調整的另一個方面涉及確定所有工藝條件下合適的氨氣流量。

       通?；趶臍饬髦蝎@取的NOx測量值或來自發動機制造商（在燃氣輪機和往復式發動機的情況下）的先前存在的性能曲線來控制氨流量。通常，必須事先知道所有未來的運行條件，以正確設計和調整SNCR系統。

       氨流失是氨通過未反應的SNCR的行業術語。當氨過度注入氣流時，溫度過低而使氨反應或催化劑降解（見上文）時會發生這種情況。

       溫度是SNCR的最大限制之一。燃氣渦輪機，汽車和柴油發動機在啟動期間都會有一段時間，在此期間排氣溫度太低而不能發生NOx還原。

3.1應用可靠的檢測監視系統

       使用可靠的氨氣逃逸檢測，有助于更換的控制SNCR系統穩定運行，保證設備的穩定性、兼容性、經濟性，已達到降低成本的目的。

       LDS6（圖1）是一款基于二極管激光器的原位氣體分析儀，用于直接測量工藝氣流中的特定氣體成分。LDS6由一個中央單元和最多三對發射機/接收機配置的交叉管道傳感器組成。中央單元通過使用光纖與傳感器分開。無論環境如何惡劣，分析儀總是可以放置在任何危險區域之外。測量過程不受光譜干擾，實時實現動態過程的促動控制。

       通過以太網實現完整的網絡連接可以進行遠程維護主要功能包括：原位原理，無氣體采樣；同時測量三個測量點；運行溫度高達1200°C；提供防爆版本（可選）LDS6設計用于許多工業過程中的快速和非侵入式測量。測量元素包括：O2，NH3/H2O，HF/H2O，HCl/H2O，CO/CO2等。

       單個LDS6分析儀能夠同時監測多達三個測量點的NH3泄漏。一個傳感器對用于在催化劑或高溫反應區之后直接就地控制氨濃度。由于LDS6可以實時提供NH3濃度數據，所以可以非?？焖俚乜刂芅H

       3泄漏-完全避免過量使用的運行時間。另一個重要的測量點是直接在煙囪中進行排放監測。在這里，觀察到NH3的最終排放并因此觀察到總氮排放。

LDS脫硝控制具有六大優勢：

（1）性能。LDS脫硝控制比其他控制儀器（例如FT-IR）更快的調節，因此是最有效的優化。原位方法允許代表性的NH3測量，無副作用或交叉干擾。

（2）方便。通過使用光纜可將中央單元放置在距測量點數百米的控制室中。一個中央單元可以同時處理三個測量點。在現場不需要校準。

（3）穩健性。測量點處的傳感器對包含最少的電氣和光學組件，以確保最高的可靠性和可用性。在連續運行數月后，剩余的維護工作將減少到傳感器窗戶的清潔。清潔后不需要光學調整。

（4）多功能性。LDS6可以選擇測量原位煙氣中的水蒸氣濃度，并與NH3逃逸量平行。這個附加信息對于比在例如壓降下更早和更早地檢測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量煙囪中萃取分析儀（例如，作為CEM系統的一部分）的結果中體積誤差的補償成為可能。

3.2測量條件

       通過改善SCR或SNCR脫硝裝置中NH3逃逸測量的典型測量條件，可以改善SNCR技術。如果典型值的范圍保持不變，MLFB代碼可用于訂購分析儀。在其他情況下，請使用給定的聯系地址進行技術說明。用戶列表可用于不同的應用領域。用戶受益通過控制NH3逃逸優化SCR過程意味著：最大限度地減少技術缺陷，優化維護周期，降低劣化和更換成本；減少總氮（NH3和NOx）排放。優化的過程輸入是最小化排放的基礎。

3.3優化SNCR流程

       通過控制NH3逃逸方式：減少氨或尿素的消耗量，同時保持NOx和NH3的平衡值；穩定過程并避免峰值排放；盡量減少技術缺陷，提高脫硝效率合理水平的NH3逃逸；減少總氮-NH3和NOx-排放。優化的過程輸入是最小化排放的基礎。

       隨著工業生產的環境和效率要求不斷提高，SNCR脫硝技術的應用也日益廣泛。但其自身存在的一些缺陷卻限制了其功能的發揮。本文對SNCR脫硝技術的常見缺陷進行了總結和分析，并提出了相應的解決對策。