SNCR(選擇性非催化還原)技術(shù)和SCR(選擇性催化還原)技術(shù)
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(shù)是一種成熟的商業(yè)性NOx控制處理技術(shù)。SNCR方法主要使用含氮的藥劑在溫度區(qū)域870~1,200°C 噴入含NO的燃燒產(chǎn)物中,發(fā)生還原反應(yīng),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(yīng)中占主導,表現(xiàn)出選擇性,因此稱之為選擇性非催化還原。
在SNCR技術(shù)設(shè)計和應(yīng)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(nèi)可以停留的時間
3. 反應(yīng)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(yīng)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(tài)
8. 添加劑的作用
二、選擇性非催化還原應(yīng)用
SNCR技術(shù)的工業(yè)應(yīng)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(shù)的工業(yè)應(yīng)用。美國的SNCR技術(shù)應(yīng)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(nèi)的試驗中可以達到90%以上的NO脫除率。SNCR應(yīng)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(xiàn)場應(yīng)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%。
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三、浙江大學熱能工程研究所SNCR技術(shù)
浙江大學熱能工程研究所經(jīng)過多年的SNCR技術(shù)的自主研究和技術(shù)開發(fā),將機理試驗、理論研究、計算模擬和大型試驗相結(jié)合,己掌握了SNCR技術(shù)的核心和關(guān)鍵。通過在內(nèi)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(guān)鍵參數(shù)對SNCR技術(shù)性能如脫硝率、NO排放、尾部氨殘余等的作用影響規(guī)律和寶貴試驗數(shù)據(jù)。在此基礎(chǔ)上,結(jié)合化學反應(yīng)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(yīng)時間、反應(yīng)歷程等方面的規(guī)律。并結(jié)合機理試驗數(shù)據(jù),全面掌握選擇性非催化還原技術(shù)的作用機理和規(guī)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(nèi)領(lǐng)先水平。
浙江大學熱能工程研究通過自主研發(fā),形成了自己的SNCR技術(shù),并參與了100MW和600MW鍋爐SNCR技術(shù)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(jù)不同對象鍋爐特征,進行SNCR系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計和性能預測,包括還原劑準備系統(tǒng)、還原劑輸送系統(tǒng)、還原劑噴射系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等等。
在SNCR技術(shù)研究開發(fā)過程中,我們理論與試驗結(jié)合、機理與模擬結(jié)合、小型試驗與大型試驗結(jié)合,并與GE-EER、FUELTECH等公司和國外研究機構(gòu)進行交流合作,走在國內(nèi)同行的前列。同時依托本所技術(shù)特長,結(jié)合其他NOx控制技術(shù),研究開發(fā)高級再燃技術(shù)、低NOx燃燒器與SNCR整合技術(shù)、SNCR 與臭氧聯(lián)合脫除技術(shù)等SNCR新型技術(shù)。
SNCR技術(shù)是成熟的經(jīng)濟的煙氣脫硝技術(shù)。它與SCR技術(shù)相比,具有投資少、運行費用低、周期短的優(yōu)點。如能結(jié)合低NOx燃燒技術(shù)聯(lián)合使用,運行費用則更低。對于我國目前環(huán)保對NOx排放的要求,SNCR技術(shù)無疑是很好的選擇。
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