01
前言
針對(duì)燃煤鍋爐的NOx排放，目前實(shí)際中常用的煙氣脫硝技術(shù)主要有:選擇性催化還原(selective catalytic reduction，SCR)、選擇性非催化還原(selective non-catalytic reduction, SNCR)一些SCR技術(shù)采用氨水或者液氨作為催化還原劑的來源，但氨水或者液氨具有強(qiáng)腐蝕性，其運(yùn)輸與儲(chǔ)存都存在安全隱患，因此希望能找到一種安全的還原劑來源。SNCR技術(shù)一般是在1100~1500K的溫度范圍內(nèi)噴入某種氮還原介質(zhì)將煙氣中的NOx脫除，尿素是其常用的氮還原劑，因此了解尿素在高溫環(huán)境下的熱分解特性也是有必要的。
02
尿素?zé)岱纸膺^程
通常認(rèn)為在高溫環(huán)境下尿素主要分解為NH3及HNCO,而后 HNCO 經(jīng)過水解反應(yīng)向NH3進(jìn)一步轉(zhuǎn)化。
03
尿素分解率與溫度的關(guān)系
對(duì)于NH3而言，如圖1所示，溫度升高對(duì)其的生成基本上是有利的，其產(chǎn)量將在1000℃達(dá)到高，此后急速下降;而HNCO的大生成量在600℃，即尿素剛好分解完畢時(shí)達(dá)到，此后其產(chǎn)量將持續(xù)降低，尤其是在熱解溫度高于 800℃之后。
04
分解溫度上限及副反應(yīng)
當(dāng)熱解溫度超過1100℃時(shí)NH3與HNCO均已為零，可能是由于氧氣的存在使得NH3等相關(guān)物質(zhì)在高溫下被氧化成了NO(NO?相對(duì)而言很少)而引起的。而如圖2所示，隨著熱解溫度的升高，NO 生成量首先在950~1000℃左右達(dá)到一個(gè)峰值，然后由于系統(tǒng)自身存在還原性介質(zhì)而引起的SNCR作用使得NO生成量有所降低，其后當(dāng)溫度高于此時(shí)的 SNCR 有效溫度范圍后,隨著NH3等物質(zhì)的繼續(xù)氧化，NO又開始升高。另外，由于上述SNCR 作用，N20生成量也在1000~1050℃附近達(dá)到了峰值濃度。
05
其他因素的影響
保持很高的尿素有效分解率時(shí)所能達(dá)到的HNCO水解率很低;尿素初始濃度、氧含量對(duì)尿素有效分解率無顯著影響，而氧含量對(duì)熱解氣中NH3或HNCO比例也無明顯影響;氧氣在高溫下將部分熱解氣體氧化成了NO，而在一定溫度時(shí)的自身選擇性非催化還原作用產(chǎn)生了部分N2O。
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結(jié)論
綜上所述，尿素?zé)峤饴实母叩椭饕c解熱溫度有關(guān)。從系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行角度考慮，提高尿素的NH3轉(zhuǎn)化率，降低藥劑損耗、降低系統(tǒng)耗電量是關(guān)鍵。
SNCR反應(yīng)段，尿素噴槍點(diǎn)位布置與爐膛溫度分布的準(zhǔn)確搭配，如果鍋爐負(fù)荷變動(dòng)頻繁，不同的運(yùn)行負(fù)荷對(duì)應(yīng)的爐膛內(nèi)溫度分布也不相同，所以需要設(shè)置更多的噴槍點(diǎn)位進(jìn)行靈活精細(xì)化調(diào)控。當(dāng)爐溫超過1100℃對(duì)SNCR脫硝反應(yīng)及尿素?zé)岱纸舛际遣焕摹?/span>
而SCR反應(yīng)段，如果系統(tǒng)搭配獨(dú)立的電熱解系統(tǒng)在考慮熱解溫度同時(shí)也要綜合考慮系統(tǒng)耗電的經(jīng)濟(jì)性問題，選擇合理的熱解溫度，使尿素?zé)峤饨?jīng)濟(jì)性高。
