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。
李双 2018/11/1 9:01:39
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，生成更多的N2O。尿素被认为分解出HNCO，HNCO又反应生成异
第二章选择性非催化还原法(SMCR)烟气脱硝技术基本知识
NSR=还原剂折算成NH1的摩尔数
入口NO2折算成NO2的摩尔数
(2-39)
ASR是 Actual Stoichiometric Ratio的缩写,为还原剂与氮的当量比,计算式为
ASR=还原剂的摩尔数
人口NO,的摩尔数
(2-40)
般来说,典型的NSR为0.5-3。脱硝效率随着NSR的增加而增加,当NSR超过2
以后,脱硝效率就不会有明显的增加。需要澄清的是,无论是NSR还是ASR,都不能与脱
硫的钙硫比相提并论。NSR计算式中的分母是脱硝装置入口的污染物含量,而钙硫比计算
式中的分母是脱硫装置出口的污染物含量。在脱硝中有一个与钙硫比类似的参数,称为还原
剂利用率,即
还原剂利用率=脱硝效率/NSR
十、还原剂与烟气的混合程度
SNCR系统中喷入的尿素等还原剂必须与NO,充分混合才能发挥出比较好的选择性还原
NO2的效果,如果混合需要的时间太长或者混合不充分,反应的选择性都会降低。因为局部
的NO2浓度低,过量的氨等物质会与氧气发生反应,使还原剂的效率降低,整体脱硝率也会
降低。
还原剂与NO2的充分混合是保证反应充分的又一个技术关键,是保证在适当的NH3
NO摩尔比下得到较高的NO还原率的重要环节。大型电站锅炉由于炉膛尺寸大、锅炉负荷
变化范围大,国外的实际运行结果表明,应用于大型电站锅炉的SNCR系统的NO2还原率只
有25%~40%。在大型锅炉上,由于炉膛较大的空间尺度和模式,混合充分则更加困难,因
此随着锅炉容量的增大,SNCR的NO还原率呈下降趋势。
在SNCR系统中,混合是通过喷射系统来实现的,喷射器不仅能雾化还原剂,而且还
能调整喷射角、速度和方向。为了帮助尿素溶液等还原剂的混合传播,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��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、初步建议
SNCR脱硝反应所用的还原剂为氨气，可以通过液氨、氨水或尿素三种化学原料之一获
取。还原剂原料的选用应根据厂址周围环境的要求、药品来源的可靠性及运输和储存的安全
性、还原剂制备系统的投资及年运行费用等因素，经技术经济综合比较后确定。
（1)对于新建电厂，若厂址地处城市边缘，周围人口密度较低，且液氨产地距厂址较
近，当液氨储存场地满足国家相关的安全标准、规范要求，并取得危险化学品管理许可时，
在确保药品可靠供应的情况下，则可优先选择液氨作为还原剂。
（2）在厂址地处人口密度较高的地区，当安全评价不允许使用液氨，或当地液氨供应
困难，或液氨的安全运输难以保证时，则可采用尿素；对于老电厂的改扩建，若液氨储存场
地难以满足国家相关的安全标准、规范要求，建议选用尿素作制氨的原料。
（3）氨水虽然为液体，不需要压力容器储存，较无水液氨相对安全，但由于国内氨水
采购浓度仅为25%，而脱硝系统氨的用量较大，氨水制氨用作SNCR烟气脱硝系统在国内
尚不多见，实际工程选择时需要做好技术经济比较。
近年来，以尿素为还原剂的SNCR装置在火电厂中有较多的应用，因此，本书重点在以
尿素为还原剂为例介绍SNCR工艺系统的基础上，对以液氨为还原剂的SNCR工艺系统的不
同之处作一定介绍，由于以氨水为还原剂的SNCR工艺系统与以尿素为还原剂的SNCR系统
基本一样，可参考相关说明。
第四节SNCR技术的几个基本概念
准确理解和把握以下SNCR技术相关的基本概念和术语，有利于更好地掌握SNCR烟气
脱硝技术。
一、选择性非催化还原法（SNCR）
选择性非催化还原法（SNCR）是指利用还原剂在不需要催化剂的情况下有选择性地与
烟气中的氮氧化物（NO，主要是NO和NO2）发生化学反应，生成无害的氮气和水，从而
脱除烟气中NO，的方法。
二、还原剂
还原剂是指烟气脱硝工艺中用于脱除NO，的物质。
适用于SNCR工艺的还原剂一般是一些含氮的氨基物！
酸和各种使盐（你酸饭、碳酸氢楼、氯化做、聚视签、保做机品据液氨、氨水、尿素、氟尿
目前，燃煤电站常用的还原剂为尿素、液氨、氨水。
业业5解高英您以道能升和有处版吃，可业当做做健业体做
氨逃逸量方面，相同条件下，
氨违逸量。根据工程经区，、高上述分析，尿素系统，其次是氨水系统，纯氨系
CR系统运行的脱硝效率和氨逃途是的实际测量结果和
添金可，住方面，氨水系统设备少，控制也最简单。与氨水系统相此、组氢系金至少要
个蒸发器，通常还需要配省
提供稀释空气的风机，有时还需要注射泵。从素系统设备比
多，控制难度天，是最复杂的系统。综上所述，氨水系统可靠性，其次是纯氨系统，
灵素系统可靠性最差。
国外也有个别电厂采用如下工艺流程：液氨槽车一液氨卸料一液氨储存一液氨输送泵一
氨稀释系统。该系统已在美国北卡罗来纳州的Duke Energy's Belews Creek电站2?1150MW
机组的脱硝系统中实施。与常用液氨的储存输送系统不同的是，系统不设蒸发器将液氨蒸发
成气体后送氨气稀释系统，而是用管道将液氨直接输送至氨稀释系统，液氨在较粗的空气管
中瞬间扩容汽化，与风机送来的空气相混合，生成浓度约为10%的氨气供脱硝反应使用。
为了防止液氨在管道中汽化，需要对输送至主厂房的液氨管道进行绝热保温。该套系统能够
成功运行，可能与该厂地处美国偏南方的北卡罗来纳终年气候较暖有关。
二、系统安全性比较
尿素不存在爆炸危险，又是无毒无害的化学制剂，所以尿素系统的安全性。因此，
在安全性要求高的场合将优先考虑采用喷射尿素的脱硝系统。
发水不是危险品，浓度低于30%的氨水对钢材也无腐蚀性。万一发生泄湿，挥发的氮
对人员存在一定的危害，氨水系统安全性要低于尿素系统。
“含于存在烟年危险，血氨系统安全性最差。健级气在字气中的爆牛民限是1，2整点
好品上级气混合过品的牌处危险，高要检制级气的混合比。法取的级实盛膜品乐氨真器解
高购上量金典广盛般相对较高的浓度，需要的空气量较小，但是注意
三、系统经济性比较
加热设备或蒸发设备，系统简化，工程造价最
便，不需要额外
氨水溶液运输和处理方仅
NCR脱硝系统成为首选的脱硝系统。
便宜。因此，从经济性角度考虑，喷射氨水的里处口—需收量的喷济、监测、报警等设备较
纯氨系统不仅需要蒸发设备，
多。纯氨系统投资要高于氨水系统，经济性层于其置水“司此初投资费用将增加。另外，尿
由于喷射尿素脱硝系统需要对尿索边复好哪留也很高。因此，尿素系统的经济性最差。
素系统食级需要进行电伴热或蒸汽伴热，
四、使用效果比较
家积可以较小，还原剂价格也；缺点
已脱硝系统储罐
。组经酒防安全部门审批才能大量
若还原剂使用液氨，则优点
高，需要