选择性非催化还原SNCR脱硝反应影响因素分析

生活垃圾焚烧既能发电，又能实现90%以上的减容，因而成为城市生活垃圾处理的方向及发展趋势。近年来在国家产业政策鼓励下，我国垃圾焚烧发电厂数量和处理规模逐年增加，各大中城市都在陆续新上垃圾焚烧发电项目。
我国生活垃圾水分含量普遍较高且成分复杂，这对焚烧后的烟气净化工艺提出了更严苛的要求。目前国内主流的垃圾焚烧烟气脱硝工艺为选择性催化还原（SCR）和选择性非催化还原（SNCR）。SNCR脱硝技术相对于SCR技术而言，投资及运营成本相对低廉，故应用更为广泛。在垃圾焚烧过程中，由于炉膛烟温不均、温度窗狭窄以及反应停留时间短等因素都严重制约了SNCR 脱硝效率，同时易引发较高的氨逃逸。 本文以氨气为还原剂，重点分析不同温度、一氧化氮起始质量浓度、氧气质量分数及氨氮摩尔比等因素对SNCR脱硝效率以及氨逃逸的影响程度。
1、反应温度对脱硝效率和氨逃逸的影响
SNCR脱硝反应在特定温度范围内进行：温度过低，则反应缓慢，还原剂不能完全反应且会造成“氨穿透”，氨逃逸率增大脱硝效率降低；温度过高，则还原剂易被氧化，从而会生成更多的NOx。有研究结果表明：最佳脱硝反应温度为952℃，在827～1027℃，氨氮摩尔比为1:1时，效率达到80%。在750～950℃，氨逃逸逐步下降，其中：在800℃以下时，氨逃逸相对较大；而随着温度继续升高，当还原反应占据主导时，氨逃逸迅速下降；在950℃时，氨逃逸降至最低值； 在950～1100℃，氨逃逸几乎不变，由于此时氧化反应占主导作用，脱硝效率则逐渐下降。
2、一氧化氮起始质量浓度对其出口质量浓度及脱硝效率的影响
当氨氮摩尔比、烟气流量维持不变，反应温度为900℃时，随着一氧化氮起始质量浓度的增加，脱硝效率升高；同时，一氧化氮出口质量浓度增幅并不明显。由于反应达到平衡时，其一氧化氮质量浓度就是最低的一氧化氮出口质量浓度，当氨氮摩尔比维持不变时，一氧化氮起始质量浓度的改变并不会打破原先的平衡状态。
3、氨氮摩尔比对氨逃逸及脱硝效率的影响
随着氨氮摩尔比的增加，脱硝效率会有一定程度的提高。但当还原剂过量时，运营成本以及氨逃逸也会增加。
4、氧气质量分数对于氨逃逸及脱硝效率的影响
从脱硝机理可知，氧气对于脱硝反应起着关键作用。脱硝反应不会在缺氧条件下发生。随着氧气质量分数的增加，氨逃逸及脱硝效率都有不同程度的下降，由于脱硝反应是氧化反应及还原反应共同作用的结果，氧气质量分数增加，加快了氧化及还原反应速度，使温度窗逐步降低。由于氧化反应对于氧气质量分数的升高更加敏感，致使反应在较低温度下就可进行，故脱硝效率随之降低。