选择性非催化还原法(SNCR)

选择性非催化还原法（SNCR）

SNCR技术的催化剂费用通常占到SCR系统初始投资的40%左右，其运行成本很大程度上受催化剂寿命的影响，选择性非催化还原法脱硝技术应运而生。选择性非催化还原法（Selective Non-Catalytic Reduction，SNCR）技术是一种不用催化剂，在850℃～1100℃范围内还原NOx的方法，还原剂常用氨或尿素，最初由美国的Exxon公司发明并于1974在日本成功投入工业应用，后经美国Fuel Tech公司推广，目前美国是世界上应用实例最多的国家。

该方法是把含有NHx基的还原剂喷入炉膛温度为850℃～1100℃的区域后，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。其反应方程式主要为：

4NH3＋4NO＋O2→4N2＋6H2O （5-6）

4NH3＋2NO＋2O2→3N2＋6H2O （5-7）

8NH3＋6NO2→7N2＋12H2O （5-8）而采用尿素作为还原剂还原NOx的主要化学反应为：

(NH2)2CO→2NH2＋CO （5-9）

NH2＋NO→N2＋H2O （5-10）

CO＋NO→N2＋CO2 （5-11）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850℃～1100℃，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不够充分，从而造成NO的还原率较低，同时未参与反应的NH3增加也会造成氨气的逃逸，遇到SO2会产生NH4HSO4和（NH4）2SO4，易造成空气预热器堵塞，并有腐蚀的危险。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：

4NH3＋5O2→4NO＋6H2O （5-12）从而，NH3的作用成为氧化并生成NO，而不是还原NO为N2。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。

图5-2 SNCR工艺流程示意图

典型的SNCR系统（如图5-2）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，尤其适用于对现役机组的改造。又因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。SNCR烟气脱硝技术的脱硝效率一般为25％～35％，且大多用作低NOx燃烧技术后的二次处置。

影响SNCR还原NO的化学反应效率的主要主要因素包括以下几点。

（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1100℃时，NOx的脱除率由于氨气的热分解而降低；温度低于800℃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热、再热器处及水平烟道的末级过、再热器所在的区域。

（2）还原剂在最佳温度窗口的停留时间

还原剂在最佳温度窗口的停留时间越长，则NOx的脱除效果越好。NH3的停留时间超过1s则可以出现最佳NOx脱除率。尿素和氨水需要0.3s～0.4s的停留时间以达到有效的NOx脱除效果。

（3）SNCR工艺所用的还原剂类型

SNCR工艺所用的还原剂及制备方法与SCR工艺相同，主要是NH3和尿素。为了获得理想的NOx脱除效率，还原剂的用量（化学当量）比SCR工艺要大。大多数过量的还原剂分解为氮气和CO2，但是，也有微量的氨和CO会残留在尾气中，造成氨的泄漏问题。其中氨的泄漏量一般小于2.5×10-5，比较好的情况下可以小于1×10-5。在用尿素作还原剂的情况下，其N2O的生成几率要比用氨作还原剂大，这是因为尿素可分解为HNCO，而HNCO又可进一步分解生成为NCO，而NCO可与NO进行反应生成氧化二氮：

NCO＋NO→N2O＋CO （5-13）为了提高SNCR对NOx的还原效率，降低氨的泄漏量，必须在设计阶段重点考虑以下几个关键的工艺参数：燃料类型、锅炉负荷、炉膛结构、受热面布置、过量空气量、NO浓度、炉膛温度分布、炉膛气流分布以及CO浓度等。

在脱硝效率要求不高的情况下使用，该方法的特点是如下。

（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：由于系统简单以及运行中不需要昂贵的催化剂，其投资费用比SCR法低。

（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。

（5）脱硝效率比SCR法低40～50个百分点。

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2012-3-22