针对燃煤锅炉和生物质锅炉 SNCR 脱硝系统,普遍存在脱硝效率过低,难以达到 NOX≤50mg/Nm3 超低排放标准的问题,而SCR脱硝系统使用成本高,催化剂寿命短,氨逃逸问题无法避免,为解决烟气锅炉脱硝的上述痛点,由西安交通大学依托中国和丹麦政府间科技合作专项项目《安全、灵活、高效的生物质直燃发电关键技术研究与应用》,联合山东莱顿能源技术有限公司共同研发了多效协同有机胺脱硝技术(Multiple Synergistic Selective Non-Catalytic Reduction 简称MS-SNCR),目前已在多台生物质锅炉、燃煤锅炉中得到良好的应用,很好的地解决锅炉NOx超低排放的痛点;该有机胺脱硝剂绿色环保,无安全隐患,是一种高效实用环保的新型脱硝技术。该有机胺脱硝剂绿色环保,无安全隐患,具有高脱硝率和辅助脱硫能力,是一种高效实用的新型环保脱硝技术。
1、技术原理
基于SNCR脱硝技术的反应温度、反应时间、反应混合、反应气氛、反应效率五个关键要素,按照同相和异相还原反应机理首创设计还原剂和复合催化剂,分相分级合成,过程协同增效,效率逐级提升,形成多效协同有机胺脱硝技术。多效协同脱硝剂主要成分为复合有机胺。使用时将多效有机胺粉剂配制成溶液,通过喷枪将其雾化喷入620~1050℃锅炉炉膛内及尾部,使其与烟气中的NOx进行反应,最终生成N2和H2O。在操作过程中,需将多效有机胺粉剂精心配制成溶液,再经由喷枪精细雾化后喷入620至1050℃的锅炉炉膛及其尾部区域,与烟气中的NOx发生化学反应,最终转化为无害的N2和H2O。脱硝剂适合现有SNCR系统设备,无毒无害、无积灰腐蚀,结合喷枪优化,依据工况条件脱硝效率达到70%~~95%,有效解决氨逃逸问题。反应公式如下:

关键技术:
(1)裂解反应:有机成分在高温下快速裂解,裂解后生成大量的CxHy及CO、CO2以及大量的羟基中间物,提高SNCR的链反应速率,低温脱硝效果更好;
(2)还原反应:复合催化剂调控反应气氛中自由基浓度,抑制高温NH3氧化、提升低温自由基NH3、NH2和OH活性,拓宽反应温度窗口,提高还原效率和还原剂利用率;
(3)复合催化剂异相还原反应:基于纳米级稀土、过渡金属、碱土、碱金属氧化物的中低温下自由基传递机理,异相催化还原CO-NOx、NH3-NO/NO2反应原理,实现过量和逃逸氨的催化还原反应,进一步提高脱硝效率,最大限度减少氨逃逸。
2、工艺流程
多效协同有机胺脱硝技术(MS-SNCR)是一种新型高效脱硝技术,其工艺流程与现有SNCR工艺相似,首先在锅炉烟道上选择适合有机胺脱硝剂反应的温度区间(650~1000℃),采用优化设计的喷枪及高效的谐波震荡振荡技术,强化有机胺脱硝剂与烟气的混合,实现高效脱硝反应。制备好的多好得多效有机胺溶液,通过储罐经输送泵送至计量分配模块,再准确分配到每个喷射装置,然后喷入锅炉烟道内,在650~1000℃左右高温下发生催化裂解反应,裂解产生的活性自由基与烟气中NOx在无催化剂参与的情况下发生还原反应,脱除NOx。
3、技术特点
1、有机胺脱硝剂还原性能稳定;
2、有机胺脱硝通过调配自由基浓度,彻底解决氨逃逸;
3、起活温度低,活性温度区间大,脱硝效率更高;
4、具备脱除少量SO2的效能;
5、有机胺脱硝剂反应过程中放热,减少热耗,提高锅炉效率;
6、系统设备体积小,空间适应性强;
4、推广价值
1、MS-SNCR技术相比尿素或氨水,其脱硝运行成本可降低10-%~30%,且实现无氨运行解决氨逃逸难题,根治了灰渣氨味较重带来的二次污染处理问题;
2、MS-SNCR技术起活温度560℃,可以满足650℃—1100℃温度范围内脱硝要求;攻克了超低负荷脱硝达标排放,MS-SNCR技术的起活温度为560℃,能够满足650℃至1100℃温度范围内的脱硝需求,并满足超低负荷下的脱硝达标排放难题。
3、解决了氨基脱硝的效果瓶颈(即氨基脱硝存在用量增大而效果不增加),MS-SNCR技术脱硝效率更高,同样的脱硝效果其用量仅为氨基脱硝用量的30%-~60%,运行成本更低;
4、MS-SNCR技术可直接代替原SNCR系统,无需大动,少许优化即可满足脱硝排放要求;MS-SNCR技术能够无缝对接并直接替代原有的SNCR系统,无需进行大规模改造,仅需进行少量优化调整,即可轻松满足严格的脱硝排放要求。
5、技术对比
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内容 |
SCR |
SNCR |
MS-SNCR |
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还原剂 |
NH3 |
尿素、氨水 |
有机胺脱硝剂 |
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反应温度 |
300 |
900 |
650 |
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催化剂 |
主要是TiO2、V2O5-WO3,使用寿命短,价格很高 |
不使用催化剂 |
不使用催化剂 |
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脱硝效率 |
70 |
30 |
70 |
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SO2 |
催化剂导致SO2氧化SO3 |
不导致SO2氧化 |
辅助降低SO2 |
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脱硫效果 |
无 |
无 |
5 |
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除尘 |
无除尘功能 |
无除尘功能 |
无除尘功能 |
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NH3逃逸 |
<3ppm |
<10ppm |
无逃逸 |
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对空气预热器影响 |
易形成NH4HSO4,造成空预器堵塞,需治理。 |
易形成NH4HSO4,造成空预器堵塞,需治理。 |
没有催化剂,不会导致SO2的氧化 |
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燃料的影响 |
高灰分会磨损催化剂,碱金属氧化物会使催化剂钝化 |
无影响 |
无影响 |
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灰分的影响 |
存在灰渣氨味较大,灰渣难处理 |
存在灰渣氨味较大,灰渣难处理 |
灰渣无氨味,不存在灰渣处理困难的问题 |
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锅炉的影响 |
受省煤器及出口烟气温度的影响 |
受炉膛内烟气流速、温度分布及NOx分布的影响 |
受炉膛内烟气流速、温度分布及NOx分布的影响 |
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综合运行成本 |
低 |
较高 |
低 |