現在、工業上で応用されている主な脱硝技術は:SCRおよびSNCR。SCR脱硝技術の核心は触媒条件下でNH 3を利用して、比較的に低い反応温度(300-400℃)とNOxが酸化還元反応を発生することである、SNCR脱硝技術はNH 3が高温(800〜1000℃)でNOxと酸化還元反応を起こす。NH 3の調製には、アンモニア水、液体アンモニア、尿素及びアンモニア含有原料が含まれる。
SCR脱硝技術
SCR脱硝技術は反応温度が低く、脱硝効率が高いという利点があり、NOxを制御する主要な方法となっている。SCR技術では触媒がコアであり、触媒の性能はNOxの除去効果に直接影響する。でも、SCR技術は以下の欠点を有する:
触媒は中毒しやすく、システムの不安定性を高めた、
触媒は閉塞を生じやすく、ボイラーの出力に影響を与える、
触媒の建設コストはSCR脱硝システム全体の30%〜50%を占め、その運行も総運行コストの30〜50%を占めている。
SNCR脱硝は主に炉頂部(850〜1000℃)の温度窓にアミノ還元剤を噴霧し、触媒を必要とせず、還元剤から放出されたNH 3を用いて煙中のNOxを選択的に還元反応させて無害なN 2と水にする。
SNCR技術の脱硝率は中程度で、触媒を必要とせず、運行費用が低く、建設周期が短く、中小型ボイラーと各種窯の脱硝の改造に適している。
SNCRプロセスにおいて、含有量10〜20%のアンモニアまたは尿素水溶液が反応区内に噴霧されると、高温反応区内が急に大幅に冷却され、しかも反応区内の各区域の温度が不均一であるため、脱硝効率が低下し、現在一般的な脱硝効率は30〜50%にすぎず、炉内の燃焼効率に影響を与えるという問題がある。(華能雷蕪発電所はSNCR脱硝装置を撤去した)。
現在、セメント工場の脱硝は一般的にアンモニア水を外注するSNCR脱硝技術を採用しており、これには以下の多くの欠点が存在している:
アンモニア水は危険化学品であり、輸送、貯蔵には記録が必要である。一旦漏れて危害を与えたら、損失が大きい、
工業用アンモニア水中のアンモニア含有量は一般的に20%以下、つまり80%の輸送量は水であり、これにより輸送が不便になり、貯蔵が制限され、それによって購入コストが増大する、
3.アンモニア水は使用時に炉温を低下させるだけでなく、消費エネルギーが大きく、1トンのアンモニア水が窯炉に添加される際には約90キロの標準炭を増加させる必要がある(水の蒸発潜熱と熱容量を簡単に見積もることができる)、
4.一部の地域にとってアンモニア水の価格は高価であり、脱硝コストを大幅に向上させる。1トン当たりのアンモニア水(20%含有量)の価格が800元を超えると、尿素価格より高くなる(尿素はアンモニア50%、価格は2000元前後)。
尿素によるアンモニア製造の新技術を提案:尿素現場におけるアンモニア製造技術【授権番号CN 101555025 B】、尿素トン当たり300 ~ 500元の利益を得ることができる。
5.脱硝時のアンモニア水の使用量が大きく、アンモニア脱走をもたらす:アンモニア水は分解炉の高温下でNOxと反応効率が悪く、NH 3/NOxのモル比は一般的に1.5:1である。
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