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SNCR脫硝的關(guān)鍵因素:反應(yīng)溫度、氨氮摩爾比NSR、混合程度、停留時間
作者:河北思凱淋  來源: http://www.hdbxzp.cn/xwzx/n1753.html   發(fā)布時間:2021-09-02
SNCR脫硝的關(guān)鍵主要取決于反應(yīng)溫度、氨氮摩爾比NSR、混合程度、停留時間等,還原劑噴射在合適的溫度窗口,噴入的還原劑與煙氣中的NOx充分反應(yīng),從而實現(xiàn)較高的脫硝效率,降低還原劑的耗量和殘余氨逃逸。
1 反應(yīng)溫度

在SNCR反應(yīng)中,溫度是影響NOx脫除率的重要因素,SNCR具有一個較佳的反應(yīng)溫度窗口。氨水、尿素還原NOx的過程是還原劑還原與還原劑氧化兩類反應(yīng)相互競爭、共同作用的結(jié)果,溫度過高時還原劑的氧化反應(yīng)占主要,還原劑易被氧化成NO,會增加NOx的濃度;反應(yīng)溫度過低時還原反應(yīng)不充分,反應(yīng)速率慢,反應(yīng)效率會降低,且會造成還原劑逃逸(NH3 slip),對下游設(shè)備產(chǎn)生不利的影響甚至產(chǎn)生新的污染。還原劑氨水和尿素在不同爐溫下的脫硝效率見圖7。

還原劑氨水和尿素在不同爐溫下的脫硝效率

由圖7可看出,相同條件下, 氨水將在相對稍低的較佳脫硝溫度下達到比尿素溶液更高的佳脫硝效率,尿素溶液的脫硝溫度范圍整體上要比氨水的脫硝溫度范圍稍偏向高溫方向。通常認為使用尿素作為還原劑的SNCR佳反應(yīng)溫度為960℃[3],而氨水的佳反應(yīng)溫度較尿的稍低。由此可見,還原劑噴射位置的確定對SNCR系統(tǒng)十分關(guān)鍵。不恰當(dāng)?shù)膰娚湮恢脮斐蓺堄喟钡奶右菰黾印⑦€原劑用量增加且達不到所要求的脫硝效率。一般而言,還原劑噴射位置的確定需要通過流場模擬或通過安裝溫度傳感器測試爐內(nèi)溫度分布來確定;流場模擬會模擬爐內(nèi)溫度、氣體流動和煙氣混合情況,溫度傳感器可實測出爐內(nèi)不同高度、不同區(qū)域的溫度分布情況,以此來確定合適的噴射位置。


2 氨氮摩爾比

氨氮摩爾比(Normalized Stoichiometric Ratio,簡稱NSR)是指噴入的還原劑所含的氨基量與初始NOx含量之間的摩爾比值。合適的NSR是保證脫硝效率的關(guān)鍵因素,由于實際的化學(xué)反應(yīng)比較復(fù)雜,為保證脫硝效率,在實際反應(yīng)中要注入多于理論量的還原劑。試驗發(fā)現(xiàn)[4],當(dāng)NSR<1.6時,脫硝效率隨NSR增加提高明顯,NSR增加0 . 2,脫硝效率提高約6 %;但當(dāng)N S R 超過1 . 6,脫硝效率提高不到2%,增長趨勢趨于緩慢,繼續(xù)增加NSR對提高脫硝效率的貢獻很小,這是由于一方面爐內(nèi)NOx量有限,在一定的混合條件下,局部反應(yīng)已趨于飽和,NSR繼續(xù)增加對NOx的脫除效果逐漸減弱。另一方面,氨逃逸量是隨著NSR的增加而增加。因此,應(yīng)選用合適的NSR,以期在保證較高的NOx去除率的同時,降低氨的逃逸量。NSR對NOx 脫硝效率的影響見圖8。

NSR對NOx 脫硝效率的影響

3 混合程度
還原劑噴入到爐內(nèi)后,要求還原劑與NOx在很短的時間內(nèi)很好地混合并完成反應(yīng),否則還原劑會流動到較低的溫度區(qū)域而降低還原NOx的反應(yīng)程度。所以脫硝噴槍的霧化效果及噴霧的覆蓋面積就決定了NOx去除率。噴槍的霧化顆粒并不是越細越好,顆粒大小應(yīng)適中。顆粒太細,則穿透性太差,會降低脫硝效率;顆粒太粗,則顆粒的總體表面積太小,也會降低脫硝效率,而且太大的顆粒,由于煙氣流速較快,會導(dǎo)致噴霧顆粒不能在短時間內(nèi)氣化完全,有時會產(chǎn)生滴液,導(dǎo)致爐膛爆管。佳顆粒粒徑約為100μm。
4 停留時間
停留時間是指反應(yīng)物在爐內(nèi)停留的總時間。在此時間內(nèi),還原劑與煙氣混合、還原劑中水分蒸發(fā)、還原劑分解和NOx還原等步驟須完成;停留時間的大小取決于爐內(nèi)氣路的尺寸和煙氣流經(jīng)氣路的氣速。在SNCR反應(yīng)過程中,需要有充足的停留時間,以保證還原劑與煙氣充分混合。還原劑在佳反應(yīng)溫度區(qū)域的停留時間越長,則脫除NOx的效果越好。實踐發(fā)現(xiàn),有效脫除NOx需要氨水停留0.7~1s的時間。

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