摘要： SCNR脫硝功率的影響要素有:溫度、NH3/NOx混合度.分析了NH3/NOx混合度的影響要素.結合廢物燃燒爐SNCR脫硝工程的實際經驗數據,研究了溫度對脫硝功率的影響,并提出相應的對策.

引言

SNCR（Selective Non-Catalytic Reduction）脫硝技能于20世紀70年代起源于日本，80年代末在歐盟國家開始工業應用，90年代初進入美國。該技能由丹麥FLOW.VISION有限公司引入我國，隨后美國燃料科技、德國ERC等公司紛紛進入中國推廣。SNCR脫硝技能具有改造工期短、改造難度小、出資少等優點，是一種經濟環保的脫硝技能，目前，已在我國工業經濟中廣泛應用及開展。

1 原理

SNCR脫硝技能是在必定的（一般是800°C～1000°C）煙氣條件下，向煙氣中噴入脫硝復原劑。在高溫條件下，復原劑迅速地分解成NH3，一起與煙氣中的NOx發生氧化復原反響，將NOx復原成N2與H2O蒸汽。該技能選用的脫硝復原劑一般為氨水和尿素2種。氨水作為復原劑時，噴發入高溫煙氣后，迅速氣化成NH3和H2O蒸汽。首要化學反響為：

4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O

4NH3+2NO2+O2→3N2+6H2O

選用尿素作為復原劑時，噴發入高溫煙氣后，先分解為NH3，一起與煙氣中的NO發生氧化復原反響。首要化學反響為：

2CO(NH2)2+4NO+O2→4N2+2CO2+4H2O

6CO(NH2)2+8NO2+O2→10N2+6CO2+12H2O

2 溫度的影響分析

以各行業SNCR脫硝工程實例為基礎，在NH3/NOx混合均勻程度完全相同的前提下，分析不同情況下的溫度對脫硝的影響。

2.1 不同復原劑的最佳反響溫度

不同復原劑需要的SNCR脫硝溫度不盡相同。以重慶市某600t/d廢物燃燒鍋爐和大連市某500t/d廢物燃燒鍋爐為例。其中，重慶項目復原劑為尿素，大連項目的復原劑為氨水。

重慶項目：在鍋爐負荷控制在80%，噴發入爐膛的尿素溶液（40%，w/w）控制在49.3kg/h，混合液總量控制在450kg/h時，每隔1min，記載一次SNCR脫硝體系的運轉參數（氨逃逸率均為0mg/Nm3）。

大連項目：在鍋爐負荷控制在65%～75%，噴發入爐膛的氨水（20%，w/w）控制在30kg/h，混合液總量控制在180kg/h時，每隔1min，記載一次SNCR脫硝體系的運轉參數（氨逃逸率均為5～6mg/Nm3）。

依據測算CEMS檢測點與噴槍的間隔，噴發點（脫硝反響點）至CEMS的時刻約3min，扣除時刻上的延遲后，測驗成果如圖1。

圖1表明，在鍋爐負荷和復原劑噴入量均不變的情況下，氨水作為復原劑，NOx的排放量谷值所對應的煙氣溫度約825°C；尿素作為復原劑時，NOx的排放量谷值所對應的煙氣溫度約930°C。

SNCR脫硝體系比較適宜的反響溫度區域為800°C～1000°C，即脫硝反響功率較高的溫度區間。其中，氨水利用率較高的溫度區間為800°C～870°C；尿素利用率較高的溫度區間為870°C～970°C。當溫度低于該區間時，反響不徹底，即未參加反響的NH3添加，使得NH3逃逸率添加，會發生二次污染；當反響溫度高于該區間時，NH3的氧化反響占主導，添加了復原劑的消耗量，即脫硝功率下降。

2.2 復原劑相同，不同溫度對脫硝功率的影響

以大連市某500t/d廢物燃燒鍋爐為例，在鍋爐負荷控制在65%～75%，噴發入爐膛的氨水（20%，w/w）控制在30kg/h，混合液總量控制在180kg/h時，每隔1min，記載一次SNCR脫硝體系的運轉參數。成果如圖2。

圖2表明，在鍋爐負荷不變，噴入鍋爐的氨水量和稀釋水量均不變的情況下，煙氣溫度在825°C時，NOx的排放濃度最低。煙氣溫度偏高或偏低，NOx的濃度均升高。NH3逃逸率值穩定地控制在6mg/Nm3以下。

1）區間一：780°C～825°C內，跟著溫度升高，NOx的濃度下降。首要是因為溫度的升高，脫硝反響加重，越來越多的NH3與NOx發生反響，而下降NOx

的濃度。

（2）區間二：825°C～880°C內，跟著溫度的升高，NOx的濃度升高。首要原因有：1）溫度升高，NH3與NOx的反響削弱，NOx的排放濃度升高；2）煙氣溫度的升高，局部會發生NOx，相同會添加NOx的濃度。

氨逃逸率穩定地控制在6mg/Nm3，而噴氨量不變，闡明參加反響的NH3量基本不變，即NH3的利用率不變。

“區間一”的斜率的絕對值，比“區間二”的要低，闡明“區間二”內所發生的NOx濃度高于區間一。即溫度越高，發生NOx的速度越快。

NH3逃逸率一向處于5～6mg/Nm3，闡明煙氣中有部分NH3未與NOx發生反響，而直接隨煙氣一起排入大氣?？赡苁怯蓢姌岇F化的散布不均勻導致。

2.3 負荷不變，溫度升高對脫硝功率的影響

因為廢物的熱值不同（特別是廢物燃燒爐），在廢物投料量不變的情況下，爐膛內溫度會出現動搖。以大連市某500t/d廢物燃燒鍋爐為例。該體系噴槍設置為前墻2支、側墻各2支，共6支。運轉時全部啟用。

在鍋爐負荷80%不變，即廢物投料量堅持不變的情況下，設定噴發入氨水耗量25kg/h不變，測驗不同溫度條件下，經過調理混合液總量，使NOx的排放值控制在200mg/Nm3以下。

圖3顯示了煙氣溫度與混合液總量的聯系。趨勢表明：在鍋爐負荷不變情況下，煙氣溫度升高時，添加混合液的總量，可使NOx排放值堅持不變。

依據程序控制原理：混合液總量=噴氨量+稀釋水量。在噴氨量不變的情況下，混合總量添加，體現為稀釋水量的添加，噴發入爐膛內的氨水濃度變低混合液總量的添加，闡明每支噴槍的流量添加。在噴槍的設計出力下，流量添加后，噴槍霧化的液滴粒徑會添加，液滴在高溫煙氣中的氣化時刻添加。因而，液滴在氣化的過程中，隨煙氣向上活動至溫度稍低的區域，氣化后的NH3與NOx在溫度稍低的區域，發生氧化復原反響。

3 NH3/NOx混合度

NH3與煙氣（NOx）的混合是經過噴槍實現。NH3與煙氣（NOx）混合得越充分，發生氧化復原反響后，NH3的利用功率越高，脫硝功率也越高，反之越低。SNCR脫硝復原劑（氨水或尿素溶液），均是以液態方式噴發入煙氣中，經過噴槍，將液體霧化成無數個小粒徑的液滴，均勻地散布在煙道截面上。其混合的均勻程度，與噴槍有很大聯系。因而，在SNCR脫硝體系中，噴槍是最為要害的一個設備。

3.1 噴槍安置

噴槍的安置，涵蓋兩方面：噴槍數量和噴槍的霧化方式。依據控制邏輯，正常運轉時，噴入鍋爐的混合液總量（Q）不變。在必定的煙氣截面積（S）上，安置必定數量（n）的噴槍，單支噴槍的流量為（）。因而，噴槍的數量決議了每支噴槍的流量。數量越多，單支噴槍流量越小，反之越大。

不考慮煙氣天然混合的要素，使復原劑掩蓋整個煙氣截面，則每支噴槍需要掩蓋的必定截面積（）。必定的噴槍流量（）下，噴槍的不同霧化方式，脫硝的功率也不完全一樣。江寶寶等對CFB鍋爐的研究表明，在相同噴槍數量下，扇形噴槍噴發速率比圓錐形噴槍大2.8m/s，霧化后粒徑比圓錐形噴槍小9～16μm，更有利于提高脫硝功率。

3.2 噴槍霧化粒徑

噴槍霧化液滴粒徑的巨細，決議了NH3與煙氣的接觸面巨細。理論上來說，噴槍霧化后的液滴粒徑越小，液滴與煙氣（NOx）的接觸面越大，NH3的利用率越高，

脫硝功率越高。然而，液滴越小，質量就越小，單個液滴取得的動量越小，其在煙氣中的阻力作用下，液滴的穿透力衰減極快，導致液滴在煙氣中的掩蓋面小。

因而，霧化后液滴的動量（粒徑巨細和速率），直接影響到液滴對煙氣截面的掩蓋率。選擇適宜的噴槍參數，即適宜的霧化液滴的動量，成為SNCR脫硝工程成敗的要害。

江寶寶等對不同負荷和不同的霧化方式下，SNCR脫硝的功率進行研究，并研究了噴槍不同出力下的霧化特性。但未對霧化液滴的動量（巨細、速率）與脫硝功率的聯系做研究。噴槍最佳的動量（巨細、速率），將是SNCR脫硝功率提高的首要研究方向。對SNCR脫硝工程的設計和功率提高，將起到很明顯的指導作用。

4 結論及主張

（1）不同復原劑利用率的最佳溫度不同。氨水利用率最高時煙氣溫度約為825°C，較高的溫度區間800°C～870°C；尿素利用率最高時的煙氣溫度約為930°C，較高的溫度區間為870°C～970°C。

（2）同一復原劑在不同溫度下的利用率不一樣。在利用率最高所對應的煙氣溫度兩側，離得越遠，復原劑利用率越低。高溫區的利用率高于低溫區。

（3）當噴槍處的溫度仍高于最佳反響溫度區間時，可經過添加混合液（復原劑+稀釋水）的總量，到達較高的脫硝功率。在爐膛發生的初始NOx濃度不變的情況下，即復原劑的耗量不變，則只需經過添加稀釋水的量即可。

SNCR脫硝體系設計時，主張設置多層噴槍，以習慣爐膛負荷調整時引起的溫度改變。因為爐膛內溫度呈現上低下高的散布，當高負荷時，上層噴槍處溫度合適，噴槍主動切換至上層；當低負荷時，基層噴槍處溫度合適，噴槍主動切換至基層。這樣，不論爐膛的負荷如何改變，SNCR脫硝反響點，始終處于最佳溫度區間內。