NH3泄漏是SNCR脫硝技術(shù)的基本工藝參數(shù)，應(yīng)該持續(xù)監(jiān)測工藝優(yōu)化。原位測量原理最適合這種監(jiān)測任務(wù)，因為它可以實時提供測量數(shù)據(jù)以實現(xiàn)快速反應(yīng)（如LDS6原位激光氣體分析儀）。它直接安裝在過程氣流中，并提供快速準(zhǔn)確的NH3逃逸濃度數(shù)據(jù)。本文研究介紹了SNCR脫硝技術(shù)的缺陷，并提出了相應(yīng)的解決措施。

燃料燃燒過程會產(chǎn)生對環(huán)境有害的排放物，尤其是二氧化碳（CO2），二氧化硫（SO2），一氧化氮（NOx）和粉塵。對于煙氣脫硝，除了優(yōu)化空氣供應(yīng)的特殊爐子等前端主要措施外，還采用后端措施，以減量工藝為基礎(chǔ)。SNCR脫硝技術(shù)是一種重要的脫硝方式，但其自身也存在一些缺陷。通過對這些問題的研究，可以進(jìn)一步完善SNCR脫硝技術(shù)，提高脫硝效果。

1.SNCR脫硝技術(shù)

選擇性非催化還原（SNCR）是一種減少傳統(tǒng)發(fā)電廠燃燒生物質(zhì)、廢物和煤炭的氮氧化物排放的方法。該工藝包括將氨或尿素注入鍋爐的燃燒室，在煙氣溫度介于760和1，090℃（1，400和2，000℉）之間的地方與燃燒過程中形成的氮氧化物反應(yīng)。所產(chǎn)生的化學(xué)氧化還原反應(yīng)產(chǎn)物是分子氮（N2），二氧化碳（CO2）和水（H2O）。

尿素（NH2CONH2）比更危險的氨（NH3）更容易處理和儲存。在這個過程中，它像氨一樣反應(yīng)：

NH2CONH2+H2O→2NH3+CO2

減少發(fā)生根據(jù)（簡化）

4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O.

反應(yīng)機(jī)理本身涉及與NO結(jié)合然后分解的NH2自由基。

該反應(yīng)需要在一定溫度范圍內(nèi)，典型地為760和1，090℃（1，400和2，000°F）下有足夠的反應(yīng)時間才能有效。在較低的溫度下，NO和氨不反應(yīng)。沒有反應(yīng)的氨被稱為氨逃逸，并且是不希望的，因為氨可以與其他燃燒物質(zhì)如三氧化硫（SO3）反應(yīng)形成銨鹽。

在高于1093°C的溫度下，氨分解：

4NH3+5O2→4NO+6H2O.

在這種情況下，NO被創(chuàng)建而不是被刪除。

SNCR脫硝技術(shù)使用氨或尿素作為還原劑以在高溫下將氮氧化物轉(zhuǎn)化成氮和水。試劑通過噴嘴供給氣流，由此必須連續(xù)調(diào)節(jié)劑量以適應(yīng)當(dāng)前的NO含量。由于以下幾個原因，必須盡量減少稱為NH3漏失的未使用量的NH3。另一方面，NH3的量必須足夠大才能完全轉(zhuǎn)化氮氧化物。因此，NH3泄漏是非常重要的過程參數(shù)，必須仔細(xì)監(jiān)控并具有高可靠性。

2.反硝化過程條件

2.1SNCR脫硝技術(shù)的應(yīng)用

目前，工業(yè)上已知有兩種主要類型的脫硝工藝：選擇性催化還原（SCR）和選擇性非催化還原（SNCR）。SCR脫硝裝置對于像燃煤電廠這樣的大型燃燒工廠是常見的，而SNCR技術(shù)通常可以在中小型焚燒廠（如城市垃圾焚燒爐（MWI））中找到。LDS6可以用于優(yōu)化任何一種技術(shù)。

2.2SCR過程

在SCR過程中，燃燒過程中形成的氮氧化物（NOx）在水中和氮?dú)庵斜挥行У剡€原為氮。將氨（NH3）或尿素（CO（NH2）2）引入發(fā)生還原的非均相催化劑上游的煙道氣中。根據(jù)煙氣中的灰塵量，酸性氣體組分的類型和濃度，SCR過程通常在300至400°C的溫度范圍內(nèi)運(yùn)行。由于其轉(zhuǎn)化效率和緩沖能力高，SCR催化劑后的NH3逃逸通常非常低，例如在1ppm或更低的范圍內(nèi)。恒定工藝條件下的滑移增加是催化劑活性降低的精確指標(biāo)。

2.3SNCR過程

在SNCR工藝中，通常將氨（NH3）或尿素（CO（NH2）2）引入熱燃燒區(qū)中的煙道氣中，其中NOx的還原是自發(fā)進(jìn)行的。根據(jù)所用還原劑的類型，SNCR工藝通常在800至950°C的溫度范圍內(nèi)運(yùn)行。在低于最佳溫度的溫度下，反應(yīng)速率太慢，導(dǎo)致NOx的低效率降低和氨泄漏過高。

在最佳溫度以上，氨氧化成NOx的過程變得非常高，并且該過程傾向于產(chǎn)生NOx而不是減少它。由于燃燒過程通常在溫度分布和煙道氣組成方面顯示出快速和顯著的變化，因此SNCR脫硝過程的效率強(qiáng)烈依賴于反應(yīng)區(qū)中的溫度和NOx分布。在反應(yīng)區(qū)后面的恒定NOx水平下，NH3逃逸是目前反應(yīng)條件的強(qiáng)烈指標(biāo)。

3.SNCR脫硝技術(shù)的缺陷

與酸性煙道氣組分一起，注入煙道氣（或由注入的氨衍生物如尿素形成）的NH3可導(dǎo)致鹽形成。主要是硫酸氫銨（ABS）在此過程中造成困難：ABS的熔點為147℃，因此會以表面積聚的液體或固體形式存在。它可能會堵塞部分催化劑，增加壓降并導(dǎo)致催化劑失活。

它也可能堵塞空氣預(yù)熱器（AP），降低其效率；ABS在較低溫度下吸濕，吸收氣體中的水分時會引起腐蝕；在灰塵顆粒上形成的ABS可能會導(dǎo)致處理有問題的靜電除塵器（ESP）料斗出現(xiàn)粘灰。NH3逃逸量決定了ABS的總量，因為在燃燒過程中SO3通常過量。

SNCR系統(tǒng)對正常運(yùn)行或異常事件造成的污染和堵塞非常敏感。由于未處理的氣體中已知量的污染物，許多SNCR的使用壽命有限。市場上大部分催化劑都是多孔結(jié)構(gòu)。粘土種植罐是SNCR催化劑感覺的一個很好的例子。這種孔隙度使得催化劑具有對NOx還原至關(guān)重要的高表面積。但是，這些孔很容易被燃燒/燃料氣體中存在的各種化合物堵塞。堵塞污染物的一些例子是：細(xì)顆粒物、氨硫化合物、硫酸氫銨（ABS）和硅化合物。

許多這些污染物可以在設(shè)備在線時除去，例如通過吹灰器。該裝置也可以在周轉(zhuǎn)期間或通過提高排氣溫度進(jìn)行清潔。SNCR性能更令人擔(dān)憂的是毒物，這會破壞催化劑的化學(xué)性質(zhì)，并使SNCR在NOx還原中無效或引起氨的不需要的氧化（形成更多的NOx）。其中一些毒物包括：鹵素、堿金屬、砷、磷、銻、鉻、銅。

大多數(shù)SNCR需要調(diào)整才能正常執(zhí)行。調(diào)整的一部分涉及確保氣流中氨的適當(dāng)分布和通過催化劑的均勻氣體速度。如果不進(jìn)行調(diào)整，由于不能有效利用催化劑表面積，SNCR可能會出現(xiàn)無效的NOx還原以及過多的氨逸出。調(diào)整的另一個方面涉及確定所有工藝條件下合適的氨氣流量。

通常基于從氣流中獲取的NOx測量值或來自發(fā)動機(jī)制造商（在燃?xì)廨啓C(jī)和往復(fù)式發(fā)動機(jī)的情況下）的先前存在的性能曲線來控制氨流量。通常，必須事先知道所有未來的運(yùn)行條件，以正確設(shè)計和調(diào)整SNCR系統(tǒng)。

氨流失是氨通過未反應(yīng)的SNCR的行業(yè)術(shù)語。當(dāng)氨過度注入氣流時，溫度過低而使氨反應(yīng)或催化劑降解（見上文）時會發(fā)生這種情況。

溫度是SNCR的最大限制之一。燃?xì)鉁u輪機(jī)，汽車和柴油發(fā)動機(jī)在啟動期間都會有一段時間，在此期間排氣溫度太低而不能發(fā)生NOx還原。

4.改善SNCR脫硝技術(shù)的措施

4.1應(yīng)用可靠的檢測監(jiān)視系統(tǒng)

使用可靠的氨氣逃逸檢測，有助于更換的控制SNCR系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，保證設(shè)備的穩(wěn)定性、兼容性、經(jīng)濟(jì)性，已達(dá)到降低成本的目的。

LDS6（圖1）是一款基于二極管激光器的原位氣體分析儀，用于直接測量工藝氣流中的特定氣體成分。LDS6由一個中央單元和最多三對發(fā)射機(jī)/接收機(jī)配置的交叉管道傳感器組成。中央單元通過使用光纖與傳感器分開。無論環(huán)境如何惡劣，分析儀總是可以放置在任何危險區(qū)域之外。測量過程不受光譜干擾，實時實現(xiàn)動態(tài)過程的促動控制。

通過以太網(wǎng)實現(xiàn)完整的網(wǎng)絡(luò)連接可以進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)主要功能包括：原位原理，無氣體采樣；同時測量三個測量點；運(yùn)行溫度高達(dá)1200°C；提供防爆版本（可選）LDS6設(shè)計用于許多工業(yè)過程中的快速和非侵入式測量。測量元素包括：O2，NH3/H2O，HF/H2O，HCl/H2O，CO/CO2等。

單個LDS6分析儀能夠同時監(jiān)測多達(dá)三個測量點的NH3泄漏。一個傳感器對用于在催化劑或高溫反應(yīng)區(qū)之后直接就地控制氨濃度，參見圖1。由于LDS6可以實時提供NH3濃度數(shù)據(jù)，所以可以非常快速地控制NH

3泄漏-完全避免過量使用的運(yùn)行時間。另一個重要的測量點是直接在煙囪中進(jìn)行排放監(jiān)測。在這里，觀察到NH3的最終排放并因此觀察到總氮排放。

LDS脫硝控制具有六大優(yōu)勢：

（1）性能。LDS脫硝控制比其他控制儀器（例如FT-IR）更快的調(diào)節(jié)，因此是最有效的優(yōu)化。原位方法允許代表性的NH3測量，無副作用或交叉干擾。

（2）方便。通過使用光纜可將中央單元放置在距測量點數(shù)百米的控制室中。一個中央單元可以同時處理三個測量點。在現(xiàn)場不需要校準(zhǔn)。

（3）穩(wěn)健性。測量點處的傳感器對包含最少的電氣和光學(xué)組件，以確保最高的可靠性和可用性。在連續(xù)運(yùn)行數(shù)月后，剩余的維護(hù)工作將減少到傳感器窗戶的清潔。清潔后不需要光學(xué)調(diào)整。

（4）多功能性。LDS6可以選擇測量原位煙氣中的水蒸氣濃度，并與NH3逃逸量平行。這個附加信息對于比在例如壓降下更早和更早地檢測鍋爐蒸汽管道中的泄漏是有用的。此外，在干燥氣體條件下測量煙囪中萃取分析儀（例如，作為CEM系統(tǒng)的一部分）的結(jié)果中體積誤差的補(bǔ)償成為可能。

4.2測量條件

通過改善SCR或SNCR脫硝裝置中NH3逃逸測量的典型測量條件，可以改善SNCR技術(shù)。如果典型值的范圍保持不變，MLFB代碼可用于訂購分析儀。在其他情況下，請使用給定的聯(lián)系地址進(jìn)行技術(shù)說明。用戶列表可用于不同的應(yīng)用領(lǐng)域。用戶受益通過控制NH3逃逸優(yōu)化SCR過程意味著：最大限度地減少技術(shù)缺陷，優(yōu)化維護(hù)周期，降低劣化和更換成本；減少總氮（NH3和NOx）排放。優(yōu)化的過程輸入是最小化排放的基礎(chǔ)。

4.3優(yōu)化SNCR流程

通過控制NH3逃逸方式：減少氨或尿素的消耗量，同時保持NOx和NH3的平衡值；穩(wěn)定過程并避免峰值排放；盡量減少技術(shù)缺陷，提高脫硝效率合理水平的NH3逃逸；減少總氮-NH3和NOx-排放。優(yōu)化的過程輸入是最小化排放的基礎(chǔ)。

5.結(jié)語

隨著工業(yè)生產(chǎn)的環(huán)境和效率要求不斷提高，SNCR脫硝技術(shù)的應(yīng)用也日益廣泛。但其自身存在的一些缺陷卻限制了其功能的發(fā)揮。本文對SNCR脫硝技術(shù)的常見缺陷進(jìn)行了總結(jié)和分析，并提出了相應(yīng)的解決對策。