脱硝技术培训版

在我国目前的NOx排放标准的要求下，空气分级燃烧烧、燃料分级燃烧、烟气再循环等低NOx燃烧技术适用于层燃炉，采用现有燃烧优化技术，可基本解决NOx排放问题.但脱硝率低，但如果进一步提高排放标准。如北京现在实行的150mg/m3的标准，则必须结合烟气后处理技术才能保证能够长期稳定的满足排放标准.

2.5 SNCR技术在国外的应用

SNCR技术在国外主要应用于电站锅炉、工业锅炉、市政垃圾焚烧炉和其它燃烧装置。SNCR最初主要用于小型工业锅炉和工业燃烧装置，现在开始用于燃煤发电机组，从SNCR技术发展状况来看，目前前，较适于中小容量的锅炉。

SNCR技术的特点在于：易于实现现，且不需要催化剂，也就避免了使用催化剂可能带来的一系列问题，且易于安装在已有燃烧装置上，适用于所有固定源的燃烧器，成本较低，运行费用也不高，不会被飞灰灰影响，也不会因使用其它NOx减排措施而运行不稳定。

工业锅炉、废弃物燃烧炉、水泥窑炉和小型电站锅炉等，炉膛较小，烟气流场、温度场和浓度场比大型锅炉较为均匀，还原剂的喷射和混合也易于控制。此外，由于这些锅炉的炉膛内的温度正好处SNCR的反应温度窗口内.SNCR的适应性比较好.因此SNCR在这类锅炉上应用较多、NOx脱除效率也比较高。SNCR工艺在这此锅炉上的应用已经很广泛，尤其在西欧使用的最多。据美国清洁空气联盟协会的统计和美国naloeFUElTech公司的工程经验，SNCR技术应用在废弃物焚烧炉，脱硝率基本都能达到50%以上，比较好的情况能达到75%以上。

在美国，SNCR的首次商业应用是1988年南加州的一家石油精炼厂的锅炉。到今天SNCR的商业应用以及全尺度的示范工程已经运用于燃用各种燃料的所有类型的锅炉中，其中有30个电站锅炉应用SNCR技术，容量总共约为7100MW,其中有5个机组的容量超过了600MW，最大容量达到640MW。在德国，SNCR主要应用于市政废物焚烧炉上。还有20多个燃烧重油的快装锅炉一也使用了SNCR技术。

到目前为止，全世界约有300SNCR装置应用于电站锅炉、工业锅炉、市政垃圾焚烧炉和其它燃烧装置。

19

5主要脱硝技术介绍

5.1 SNCR技术

原理：SNCR脱硝是采用氨或者尿素作为还原剂，在900℃~1100℃的温度范围内，通过输送设备和喷射设备将还原剂NH3或尿素溶液喷入炉膛，将烟气中的NOx还原为无害的N2和水。

(1) NH3为还原剂的主要反应是： 4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O (2) 尿素为还原剂的主要反应是： 2NOCO(NH2)2+1/2O2→2N2+CO2+2H2O

当温度低于900℃时，NH3的反应不完全，造成氨逃逸；当温度高于1100℃时，NH3被O2氧化为NO，即4NH3+5O2→4NO+6H2O。

优缺点：

优点：不需要催化剂，旧设备改造少，投资较SCR法小。SNCR工艺适合于中小型锅炉项目的改造，其建设周期短，投资及运行费用低。

缺点：脱硝反应的窗口温度在900℃~1100℃，由于炉内的温度分布受负荷、煤种等多种因素影响，窗口温度随负荷和煤种变动，因此喷氨位置也要随窗口温度分布变化而变化，增加了操作的技术难度[14]；氨逃逸率高，存在二次污染，设备腐蚀较大，若喷入的氨为充分反应，则余氨会影响受热面，容易使烟气飞灰沉积，并有可能生成硫酸铵，带来堵塞、腐蚀等隐患；脱硝效率低，在工程上对于普通煤粉锅炉SNCR的脱硝效率一般为30%~50%[15]。工业锅炉？

二十世纪七十年代，SNCR技术首先在日本投入商业应用，目前全世界大约有300套SNCR装置。由于SNCR的NOx脱除率较低，而氨的逃逸率却较高，所以到目前为止世界上单独使用SNCR技术的较少，绝大部分是将SNCR技术和其他脱硝技术联合使用。

5.2 SCR技术

20

原理：SCR技术是用NH3作为还原剂，在320℃~400℃的温度范围内以及催化剂的作用下，选择性的将NOx还原为N2。催化剂起到降低NH3与NOx反应的活化能的作用。主要反应如下：

4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O 4NH3+2NO2+3O2→3N2+6H2O

优缺点：

SCR技术脱硝效率可达80%~90%，反应温度低，安全性好，

缺点：投资费用和运行成本高，SCR技术一般不适用于小型层燃工业锅炉。

5.3燃烧脱硝技术

5.3.1低氧燃烧技术

低氧燃烧技术是一种燃烧优化技术，对提高锅炉效率，减少NOx排放等具有重要的社会效益。低氧燃烧技术实际是在相对稳定的燃烧工况下，降低炉膛出口的过量空气系数，是送入炉内的氧量刚好能满足燃料的燃烧，将炉膛过量空气系数控制在一个合理的最优化值，从而达到降低NOx的排放。对于不同的锅炉，过量空气系数对NOx的影响不同，所以采用低氧燃烧方式降低NOx的效果也不同，一般可以使NOx排放量降低15%～20%[17]。

针对层燃炉的低氧燃烧技术主要是对配风方式进行的优化，但其侧重点在于提高燃烧效率。在氧量较高时，通过配风方式的调整来降低NOx的效果不明显。

低氧燃烧技术投资较少，能够降低NOx排放量同时提高燃烧效率，但是会造成燃烧稳定性下降。因此，目前低氧燃烧技术有较大的局限性，用于层燃工业锅炉降低NOx排放效果有限。

5.3.2 低NOx燃烧技术

目前低NOx燃烧技术在电站锅炉上应用较广，其最大的优势兼顾稳燃、高效和低NOx，额外的运行费用极低，投资省，一般可达到20-50%的NOx减排效率。低NOx燃

21

烧技术可分为燃料分级燃烧技术和空气分级燃烧技术。

（1）燃料分级燃烧技术

燃料分级燃烧技术是德国研究者在80年代末期提出的，后日本三菱公司最先使其得到工业化应用。该技术可使Nox减排达50%以上。燃料分级燃烧技术将燃烧区域分为主燃区、再燃区和燃尽区三个部分。主燃区是主要燃烧区段，燃料量占总量的80%一85%。在主燃区燃料在富氧条件下燃烧。剩余的燃料由再燃区给入，由于再燃燃料的喷入使再燃区处于富燃料燃烧状态。再燃区贫氧，燃料在燃烧过程中释放出大量CHi、NHi和CO等基团，将主燃区中生成的Nox还原成NZ。还原性气氛的存在，也抑制了再燃燃料燃烧过程中Nox的生成。在燃尽区布置燃尽风，将再燃区未燃烧完全的可燃物质烧尽，减少未完全燃烧损失。适当的布置再燃区与燃尽区之间的距离，可以增加Nox在再燃区的停留时间，有利于Nox的还原。

（2）空气分级燃烧技术

空气分级燃烧技术是目前国内外普遍采用的、比较成熟的低Nox燃烧技术。煤燃烧过程在富燃料条件下进行，会降低燃烧温度和反应速率，燃烧产生大量的NHi、CHi和CO等还原性气体，减少热力型Nox的生成，抑制燃料N向Nox转化，并将已生成的部分Nox还原为NZ。空气分级燃烧技术就是利用这样的原理，将助燃空气分两个阶段给入。燃烧过程中先给入理论空气量的70%一80%，形成富燃料的燃烧条件。燃尽空气从另一区域给入，该区域燃烧温度较低，生成的Nox不会很多。即通过分阶段的送入助燃空气，使得每一区域的燃烧都较大的偏离化学当量比，从而减少Nox的生成。

22