選擇性非催化還原SNCR脫硝反應影響因素分析

生活垃圾焚燒既能發(fā)電，又能實(shí)現90%以上的減容，因而成為城市生活垃圾處理的方向及發(fā)展趨勢。近年來(lái)在國家產(chǎn)業(yè)政策鼓勵下，我國垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)數量和處理規模逐年增加，各大中城市都在陸續新上垃圾焚燒發(fā)電項目。
我國生活垃圾水分含量普遍較高且成分復雜，這對焚燒后的煙氣凈化工藝提出了更嚴苛的要求。目前國內主流的垃圾焚燒煙氣脫硝工藝為選擇性催化還原（SCR）和選擇性非催化還原（SNCR）。SNCR脫硝技術(shù)相對于SCR技術(shù)而言，投資及運營(yíng)成本相對低廉，故應用更為廣泛。在垃圾焚燒過(guò)程中，由于爐膛煙溫不均、溫度窗狹窄以及反應停留時(shí)間短等因素都嚴重制約了SNCR 脫硝效率，同時(shí)易引發(fā)較高的氨逃逸。 本文以氨氣為還原劑，重點(diǎn)分析不同溫度、一氧化氮起始質(zhì)量濃度、氧氣質(zhì)量分數及氨氮摩爾比等因素對SNCR脫硝效率以及氨逃逸的影響程度。
1、反應溫度對脫硝效率和氨逃逸的影響
SNCR脫硝反應在特定溫度范圍內進(jìn)行：溫度過(guò)低，則反應緩慢，還原劑不能完全反應且會(huì )造成“氨穿透”，氨逃逸率增大脫硝效率降低；溫度過(guò)高，則還原劑易被氧化，從而會(huì )生成更多的NOx。有研究結果表明：最佳脫硝反應溫度為952℃，在827～1027℃，氨氮摩爾比為1:1時(shí)，效率達到80%。在750～950℃，氨逃逸逐步下降，其中：在800℃以下時(shí)，氨逃逸相對較大；而隨著(zhù)溫度繼續升高，當還原反應占據主導時(shí)，氨逃逸迅速下降；在950℃時(shí)，氨逃逸降至最低值； 在950～1100℃，氨逃逸幾乎不變，由于此時(shí)氧化反應占主導作用，脫硝效率則逐漸下降。
2、一氧化氮起始質(zhì)量濃度對其出口質(zhì)量濃度及脫硝效率的影響
當氨氮摩爾比、煙氣流量維持不變，反應溫度為900℃時(shí)，隨著(zhù)一氧化氮起始質(zhì)量濃度的增加，脫硝效率升高；同時(shí)，一氧化氮出口質(zhì)量濃度增幅并不明顯。由于反應達到平衡時(shí)，其一氧化氮質(zhì)量濃度就是最低的一氧化氮出口質(zhì)量濃度，當氨氮摩爾比維持不變時(shí)，一氧化氮起始質(zhì)量濃度的改變并不會(huì )打破原先的平衡狀態(tài)。
3、氨氮摩爾比對氨逃逸及脫硝效率的影響
隨著(zhù)氨氮摩爾比的增加，脫硝效率會(huì )有一定程度的提高。但當還原劑過(guò)量時(shí)，運營(yíng)成本以及氨逃逸也會(huì )增加。
4、氧氣質(zhì)量分數對于氨逃逸及脫硝效率的影響
從脫硝機理可知，氧氣對于脫硝反應起著(zhù)關(guān)鍵作用。脫硝反應不會(huì )在缺氧條件下發(fā)生。隨著(zhù)氧氣質(zhì)量分數的增加，氨逃逸及脫硝效率都有不同程度的下降，由于脫硝反應是氧化反應及還原反應共同作用的結果，氧氣質(zhì)量分數增加，加快了氧化及還原反應速度，使溫度窗逐步降低。由于氧化反應對于氧氣質(zhì)量分數的升高更加敏感，致使反應在較低溫度下就可進(jìn)行，故脫硝效率隨之降低。