在环保要求日益严格的当下,控制氮氧化物(NOx)排放成为工业生产中的关键任务。选择性催化还原(SCR)和选择性非催化还原(SNCR)作为两种主流的脱硝技术,被广泛应用于电力、水泥、钢铁等行业。深入了解它们的区别、优缺点及日常运行故障,对企业减排、稳定生产至关重要。
一、技术原理与流程差异
(一)SCR技术原理与流程
SCR技术核心在于利用催化剂的催化作用,促使还原剂(一般为液氨、氨水或尿素)与烟气中的NOx发生还原反应,将其转化为无害的氮气(N₂)和水(H₂O)。反应过程中,在合适的温度窗口(300 - 400°C)内,催化剂降低了反应活化能,使反应进行。典型流程是,先将还原剂经计量、混合后喷入烟道,与烟气充分混合,再进入装有催化剂的反应器完成反应。
(二)SNCR技术原理与流程
SNCR技术不依赖催化剂,而是依靠高温驱动反应。在850 - 1100°C的炉膛高温区域,直接喷入还原剂,与NOx进行反应生成N₂和H₂O。由于无催化剂,需更高温度引发反应。其流程相对简单,通过特殊喷枪将还原剂喷入炉膛特定位置,利用炉膛内高温完成脱硝。
二、性能对比展现优劣势
(一)脱硝效率对比
SCR技术凭借催化剂的助力,脱硝效率,可达90%以上,能满足严苛的排放要求,在对NOx减排要求的地区和行业优势明显。SNCR技术因无催化剂,脱硝效率通常在30% - 70%,虽能降低排放,但对于超低排放要求,单靠SNCR较难达标。
(二)成本差异
SCR技术成本高昂,催化剂价格贵且使用寿命有限,需定期更换;设备复杂,投资大,运行中需持续监测和维护。SNCR技术成本低,无需催化剂,设备简单,安装和改造费用少,运行成本主要是还原剂消耗,适用于预算有限、对成本敏感的企业。
(三)氨逃逸及二次污染
SCR技术氨逃逸量低,一般控制在3ppm以下,减少了氨气对环境的二次污染。SNCR技术因反应条件难以控制,氨逃逸量较高,可达10 - 15ppm,过量氨气排放不仅浪费资源,还可能造成二次污染,如形成铵盐气溶胶。
三、日常运行故障及应对策略
(一)SCR常见故障
催化剂中毒:烟气中的重金属(如砷、铅)、碱金属(如钾、钠)等杂质会附着在催化剂表面,堵塞活性位点,导致催化剂中毒失活,使脱硝效率大幅下降。预防措施是在前端对烟气进行预处理,去除杂质;定期检测催化剂活性,必要时进行再生或更换。
催化剂堵塞:烟气中的粉尘、未反应的硫酸铵等物质会在催化剂孔隙中堆积,阻碍反应进行。解决方法是优化吹灰系统,定期清理;合理调整工艺参数,减少硫酸铵生成。
系统腐蚀:在低温、高湿度且有氨气存在的环境下,设备易发生腐蚀。需加强设备保温,防止烟气温度过低产生冷凝水;选择耐腐蚀材料制造设备。
(二)SNCR常见故障
还原剂分布不均:喷枪布置不合理、喷孔堵塞或喷雾效果不佳,会导致还原剂与烟气混合不均匀,部分区域脱硝效率低,部分区域氨逃逸高。要定期检查和维护喷枪,优化喷枪布局和喷射参数。
温度控制难题:炉膛温度波动大,难以控制在反应所需的850 - 1100°C。温度过低,反应不充分,脱硝效率低;温度过高,还原剂分解过快,氨逃逸增加。需配备先进的温度监测和控制系统,根据炉膛温度实时调整还原剂喷入量。
喷枪磨损与堵塞:喷枪长期处于高温、高粉尘环境,易磨损;同时,还原剂中的杂质、结晶物也会造成喷枪堵塞。要选用耐磨材料制造喷枪,定期对喷枪进行清理和更换,对还原剂进行预处理,去除杂质。
SCR和SNCR技术各有优劣,企业应根据自身生产规模、排放要求、成本预算等因素综合考量,选择合适的脱硝技术。在日常运行中,充分了解并积极应对可能出现的故障,确保脱硝系统稳定、运行,为环保事业贡献力量 ,实现经济发展与环境保护的双赢。