技术经济性高，比较适合我国的国情。因此，在我国燃煤电厂烟气脱硝技术中占有重要
地位。
SNCR脱硝技术由于其独特的系统组成，具有以下特点：
（l）SNCR脱硝系统的建设为一次性投资，运行成本低。在脱硝过程中不使用催化剂，
不存在增加系统的压力损失等其他烟气脱硝技术引起的弊端。
（2）SNCR脱硝系统的设备占地面积小，当现有锅炉的脱硝技术改造效率较低时，
SNCR脱硝技术经济性高。
（3）SNCR工艺的整个还原过程都在锅炉内部进行，不需要另外设立反应器。
（4）SNCR脱硝技术由于在锅炉内部进行，脱硝效率受锅炉设计、锅炉负荷等因素的影
响较大，脱硝效率较低，在30%-50%的范围内。
（5）选择性非催化还原法（SNCR)由于不采用催化剂，不受煤质和煤灰的影响，可以
在锅炉上更经济有效地取得总量控制的较好效果，可以单独使用或作为SCR及其他低氮燃
烧技术的必要补充。
六、选择性非催化还原法（SNCR）技术的应用情况
SNCR硬件设备的安装相对比较简单且易于完成。因此，SNCR技术往往比较便宜，经
常与低氮燃烧技术和SCR技术联合应用。SNCR需要相当小的停工期。在实际设计SNCR系
统时，更关键的问题是系统可靠、经济、控制简单，并且与其他的技术、环境、调整标准相
SNCR作为一种比较成熟的技术，自l974年在日本开始投入商业应用至今，全世界大
约有300套SNCR装置应用于电站锅炉、工业锅炉、市政垃圾焚烧炉和其他燃烧装置。
在美国，SNCR的首次商业应用于1988年南加州的一家石油精炼厂的锅炉。到今天。
SNCR的商业应用及全尺度的示范工程已经运用于燃用各种燃料的所有类型的锅炉中，其中
有30个电站锅炉应用了SNCR技术，容量总共约为7100MW，其中有五个机组的容量超过
了600MW，容量达到了640MW。
在德国，SNCR主要应用于市政废物获烧炉。此外，20多个燃烧重油的快装锅炉也使用
了SNCR技术。
在瑞典，Linkoping地区的供热站的燃煤锅炉使用SNCR，烟气中的NO，含量为300~
350ppm时可降低65%的排放。
在捷克，1992年以来，为了满足新的环境标准的要求，多个燃媒锅炉安装了SNCR
系统。
在韩国，1999年9月，韩国电力公司的250MW的B&W对冲燃烧燃煤锅护上安装了
SNCR，在烟气中的NO，含量为400ppm时，还原率为40%，氨逃逸率为15ppm。
在中国台湾，中钢公司动力工厂的一个55MW的美国CE公司燃煤锅炉安装了SNCR，
在烟气中NO，含量为300ppm时可得到43%的还原率，同时氮的选逸小于10ppm。
目前国内的江苏利港三期2?600MW、江苏阀山一期2?600MW机组、华能伊敏2x
600MIW电厂、广州瑞明电力公司2?l25MW机组的SNCR工程已建成投运，其他还有广州
梅山热电厂、南海江南发电厂等小型机组的SNCR项目也先后投入运营，天津盘山电厂等项
氧酸盐(NCO）。
除NH，、尿素和氟尿酸外，碳酸叙铵、单乙胺，二甲氮基苯甲醛和三甲胶等也被证实可
用做S\CR脱硝过程，但它们在燃媒电站得到有效应用并不多，故本书不再赘述，有兴趣的
读者可阅读相关文献资料。
四、选择性非催化还原法（SNCR）技术研究及发展概况简介
自从1975年美国的Lyon发明SNCR技术脱除NO工艺以来，由于实际的应用证明这是
一种有着较高性价比的技术，所以国外对它的研究一直没有中断过。目前，研究主要集中在
影响SNCR技术效果的主要因素上，如温度、NO含量、还原剂和烟气的混合、NH3/NO摩
尔比和反应时间等。SNCR过程只有发生在适宜的反应温度窗口范围才能起到还原NO的作
用，NH，/NO摩尔比和烟气含氧量影响了温度窗口的范围、NO，脱除效果和NH，泄漏量的大
小。而添加添加剂则可起到催化剂的作用，使得脱除NO，的链顿反应在温度比较低的工况下
就被微发，大大提高了SNCR技术的工程应用价值。
研究者普遍认为氧量过高是超细媒粉颗粒、氢水、尿素等还原反应的不利因素。因为过
高的氧量使护腔形成氧化性气氛，不利于还原反应的发生，在较高的氧浓度情况下，O；和
NH，首先发生反应，大大削弱了NH，和NO，的还原反应。Q2在数量级上远大于NO，，所以还
原反应中微量的氧已经能满足反应的要求。因此，在一定度，氧量越小，越有利于NO，
的还原。
使用添加剂如H3、CH,和CO可扩大SNCR的温度窗口，或使之向低温方向发展。
如加入CH。作为添加剂，在CH，浓度升高时可降低并扩大温度窗口，这归因于式（2-
26）和式（2-28）。但CH.浓度过高会降低NO脱除效率，因为发生了氧化反应生成了NO，
见式（2-29）
ClH1 NO-HCN 0—HNCO（2-26）
HNCO Ol1—NCO H30（2-27）
NCO 0-NO C0（2-29）
如加入CO作为添加剂，浓度升高时可降低并扩大温度窗口，此现象可解释为CO在水
蒸气存在时发生了氧化反应，在较低的温度环境下可增加0H和0的供拾，从而NO可在较
低的温度环境下就被还原，反应式为
H 0,—0lH 0
（2-30）
0 lH20-0H OH（2-31）
在SNCR脱硝过程中，与还原剂一起喷入某些添加剂可降低并扩大NO，还原的反应温度
窗口。当气态添加物C0和CH，的浓度升高时，最适宜的反应温度降低，反应温度区间
扩大。
五、选择性非催化还原法（SNCR）技术特点
选择性非催化还原反应法（SNCR）脱确技术是指在没有催化剂参与的情况下，用氨
NH,或尿素CO（NH2）：等还原剂将烟气中的NO，还原为N心和H:O.SNCH技术是初应用在20
世纪70年代中期日本的一些燃油、燃气电厂。现SNCR技术的应用日渐广泛，目前世界上
燃煤电厂SNCR技术总装机容量在5GW以上。SNCR脱硝系统量主要的特点是建设为一次性
李双 2018/11/1 9:01:17
尿素还原NO在所有反应途径中都需要有H、OH或0自由基的生成，作为链载体驱动
反应连续进行。NO反应产生N3和N,O，N2O继续反应生成N，或被排出。在相当高的温度
下，含氮自由基可能被氧化生成附加NO；在低温下，反应链无法生成足够多的自由基来维
持NO脱除转化过程。因此，NO，OUT过程同样存在一个温度窗口。不过，详细的尿素分解
及尿素与NO的反应机理还没有完全被人们所认知。
三、RAPRENO，原理
RAPRENO，过程使用氰尿酸来还原NO，。氯尿酸在高于600K时就可升华，分解为
HNCO，表达式为
在足够高的温度（如l273K）下，HNCO分解并激活可导致NO还原的链侦反应。
RAPRENO，过程反应途径见图2-4。
主反应途径显示HNCO首先与0H反应生成NCO，表达式为
HNCO OH?-NCO H30（2-20）
随后，NCO与NO反应生成N：O，表达式为
NCO NO?—-N30 C0（2-21）
N30又通过以下两条途径生成N：。在较低温度下N?O相对稳定，成为排烟中主要含氮
物质；但在高于1150K时，N2O会迅速减少，表达式为
N3O 0日—N3 HO,(2-23）
在更高的温度，如高于1423K时，部分NCO将与0和0；反应生成NO，表达式为
NCO 0—NO CO
NCO 0：-NO C0:（2-25）
氛尿酸会比使用NH，生成更多 原剂的混合传播,可通过特殊的设
备将溶液雾化成合适的液滴尺寸和分布。液滴的蒸发时间和运动轨迹是液滴直径的函数,
大液滴有更大的动量和在烟气中更强的穿透能力,蒸发时间的增加,相当于需要的停留
时间的增加。
一、添加剂
在SNCR系统中,为改变脱硝反应的温度特性而加入系统的一些物质,称为添加剂。不
同的燃烧烟气气氛对SNCR脱硝反应的影响是非常大的,O2、CO、H2O、H2、CH4等气体都
可以作为添加剂。除此以外,有研究人员经过试验脂、酚、酸、醛、醚和醇各类有机氧化
剂,得出的结论是在保持相同效率的情况下,有机氧化剂可以把有效的反应温度区间扩大
(向低温方向扩展)。
原般
第五节燃煤电站SNCR设计需要的技术数据
、确定数据的基本原则
硝系
对于新建锅炉加装SNCR脱硝系统,烟气设计参数宜采用最连续工况(BMCR)
且其对应NO,浓度为设计值时的烟气参数;校核值宜采用锅炉经济运行工况(BECR)时
NO2浓度为值时的烟气参数。
对于已建锅炉加装SNCR脱硝系统,其设计工况和校核工况宜根据实测烟气参数确定
并充分考虑燃料的变化趋势。
通常SNCR系统所需烟气参数应按GB/T16157进行测试;竣工环境保护验收测试宜采
用额定工况,NO,排放浓度应满足国家或地方标准的规定
二、需要了解的相关数据
为了便于工程脱硝系统的设计,工程建设方或投资方,应尽可能完整地提供以下数据
以便脱硝供货商对系统做出优化的设计和选型,保证工程质量:
(1)炉型、炉膛尺寸及锅炉供应商的相关信息
(2)机组容量(MW)。
(3)燃料的种类,包括:
1)热当量分析;
2)C、H、1、N、S(总量,可燃)、C、F;
3)水分(总量、表面、原有)
4)灰分(干基);
5)挥发分(千基)
6)固定碳(千基);
7)成分分析(干基)。
(4)锅炉的点火方式及其燃料种类。
(5)锅炉的排渣形式
(6)灰再利用情况:是(重复利用率)否。
(7)脱硫系统采用的工艺类型。
(8)运行数据,包括
1)运行时间(h/年)
2)开停次数(次数/年)。
(9)机组预计投产启动的(季节)时间。
(10)工程所在地相关气象参数[温度、大气压(或海拔)、风速、雪荷载等
(11)锅炉吹灰器的位置。
(12)水、电、蒸汽等消耗品供应能力及品质。
通过建设方或投资方提供的以上相关数据,脱硝系统供货商可以初步判断相关
理性,对于还原剂的合理选择、SNCR系统的制定、系统的启停方案拟订等都很有
三、设计输入的相关数据
根据目前国内的实际情况,一般考虑将锅炉燃用设计煤种BMCR工况下的一些
数(实际含氧量)及污染物成分作为脱硝系统的输入数据,所需的具体数据如下:
(1)设计烟气流量(m3/h、标态、湿基/干基)。
(2)烟气温度范围。
(3)炉膛温度和温度断面。
(4)锅炉本体及相关平台图纸。
(5)炉膛烟气压力(炉膛烟气出口)。
(6)炉膛出口过量空气系数。
(7)锅炉负荷变化范围。
(8)飞灰成分及粒径分布。
(9)可允许的用于反应剂的喷射空间。
(10)烟气污染物成分及浓度(如NO2、SO2、SO3、O2、H2O、HCl、灰尘含量、标态
千基、6%02)。
(1)SNCR出口烟气污染物浓度要求(主要有NO、NH3的逃逸率)。
(12)拟采用的还原剂及其纯度。
(13)SNCR喷枪的布置要求(室内或室外)。
(14)SNCR喷枪系统的冷却介质要求。
(15)SNCR吹扫系统的技术要求。
(16)工程地质条件(地震加速度、地质构造、地下水位等)。
以上数据对于系统的安全高效运行起着决定性的作用。为了保证设计工况与实际运行工
况的尽可能一致性和系统的适用性,以上数据的提供应认真考虑,偏离实际工况的设计既增
加运行调整的难度,又可能增加无谓的投资和运行成本。
第六节燃煤电站SNCR烟气脱硝系统的物料平衡
根据质量守恒定律,任何一个生产过程,其原料消耗量应为产品量与物料损失量之和。
通过了解SNCR工艺过程的物料平衡估算,可以知道输入系统的原料转变为脱硝产物及流失
的情况,以便寻求改善这一转变过程的途径。在SNCR系统设计中需进行物料平衡的初步估
算,确定原料、产出物和损失物的数量关系,理论上的物料平衡计算是SNCR系统设计和运
行管理的参考数据
物料平衡
图2-8是选择性非催化还
还原剂
NHy/CO(CH,)
原法(SNCR)烟气脱硝技术的
O2、H2O
艺总物料平衡示意图,系统
入口烟气
出口烟气
NO、NO2、CO2、H2O
的主要输入流体是烟气、稀释
吸收剂带入的 反应生成
空气和还原剂,输出的是反应飞灰SiO2Ao
H2O 吸收剂带入的 反应生成的
锅炉炉膛O2 吸收剂带入的反应消耗的
后的烟气及逃逸的氨气等
NO-反应吸收的
HF约等于反应前的量
本节对SNCR工艺系统物
飞灰约等于反应前
SO2-转换成SO3的量
料平衡估算中关于液氨、稀释
图2-8工艺总物料平衡示意
空气量和尿素需要的量进行说明,有关以尿素作为还原剂的SNCR系统的稀释水需要量的计
在后续章节中进行说明
根据试验研究,在烟气脱硝工艺中,(NO和NO2)、NO、NO2与NH反应时的反应顺序
为(N0和NG2)>NO>NO2。因此,相同摩尔数的NO和NO2与NH2反应是按式(2-41)
进行的,接下来剩余的NO与NH反应是按式(2-42)进行的。
8:42:10
姚刚 2018/10/30 8:42:10
章选他并你经运法（301）那歌运和技不和本和利）
三、氨逃逸率
SNCR系统在正常运行时，晰
反应的还原剂随烟气或飞起儿，。
的出口被排人都不能金部与NQ.进行反应，未参加化学
下流的空气预热器，这种现象称为数的
逃递。”
转换成6%氧量、标态、干基的效料是指空气预热器入口烟气中氨的浓度（单位ppm），
氨逃逸率是脱硝系然
系统的出口测量得出，也可通过股需遇如一一，在实际工程中氨的逃逸量可用氨的分析仪在
效率经DCS/PLC控制系统计算得到。通常氨逃强率越
小越好，因为烟气中残态
在空气预热器表面，影响空气新我照之级应生成NH。HSO3，这是一种很黏的物质，附着
的效率。另外，多余的N山进入大气，也是对空受的
现行规逻要求
四、东统哥用头NCR脱硝系统氮的违逸率一般应控制在8ng/m'（标态）以下。
需就可用率尾指脱硝系统每年正常运行时间与锅分每年总运行时间的百分比，可按式
（2-37）计算，即”
可用率=4-B?100%（2-37）
式中A——发电机组每年的总运行时间，h；典
B——每年因脱硝装置故障导致的停运时间，h。
五、脱硝效率
脱硝效率是指脱除的NO。量与未经脱硝前烟气中所含NO，量的百分比，计算式为
脱硝效率=1C2?100%（2-38）
式中C1——脱硝前烟气中NO，的折算浓度（干基、6%02），以NO2计，标态，mg/m3；
C2——脱硝后烟气中NO。的折算浓度（干基、6%02），以NO2计，标态，mg/m3。
脱硝效率是脱硝系统性能的重要指标之一，在实际工程中用NO。分析仪表通过测量脱硝
系统投运前后的NO。浓度，经DCS/PLC控制系统计算比较后将信号反馈给氨流量调节阀，
调节阀根据反馈信号来控制喷入炉膛内的氨量，从而保证设计的脱硝效率。
六、温度窗口
SNCR技术不像SCR技术那样，借助催化剂的催化作用来降低NO。/NH3反应的活化能，
因此其反应的能量必须来自高温加热。实验表明，NH3基还原剂还原NO的反应只能在
800~1200℃的温度区间内才能以一个合适的速率进行，一般称这个温度范围为SNCR反应
的“温度窗”。
NO.的还原是在特定的温度下进行的，这个温度能够提供所需要的热量。在较低的温度
下，反应速率非常慢，会造成大量氨的漏失；在高温情况下，氢会氧化生成路知的NO。。对
于以液氨作为还原剂的SNCR系统来说，理想的温度是850~1100℃，在理想的温度范围内
可以将还原剂注入进行还原；对于以尿素作为还原剂的SNCR系统来说，理想的温度范围是
900~1150℃，在尿素中还可以添加一些附加成分以扩大还原的温度范围。一般来说，注入
姚刚 2018/10/30 8:42:56
选择性非催化还原法（SNCR）烟气脱硝
存、处理比液氨简单；由于含有大量的稀释水，储存、输送系统比氨系统要复杂；喷射刚
性、穿透能力比氨气喷射好，但挥发性仍然比尿素溶液大，应用在墙式喷射器时仍然难以深
入到大型炉膛的深部，因此一般应用于中小型锅炉。
若还原剂采用尿素，尿素不易燃烧和爆炸，无色无味，运输、储存、使用比较简单安
全；挥发性比氨水小，在炉膛中的穿透性好；效果相对较好，适合于大型锅炉设备的SNCR
脱硝工艺。
五、