Селективное некаталитическое восстановление
Селективное некаталитическое восстановление ( SNCR ) – это метод снижения выбросов оксидов азота на традиционных электростанциях , сжигающих биомассу , отходы и уголь . Процесс включает впрыскивание аммиака или мочевины в топку котла в месте, где температура дымовых газов составляет от 1400 до 2000 ° F (от 760 до 1090 ° C), для реакции с оксидами азота, образующимися в процессе сгорания. Продуктом химической окислительно-восстановительной реакции являются молекулярный азот (N 2 ), углекислый газ (CO 2 ) и вода (H 2 O). [1]
Превращение вредного NO x в безвредный N 2 описывается следующим упрощенным уравнением: [2]
- 4 НО + 4 НН 3 + О 2 → 4 Н 2 + 6 Н 2 О
При использовании мочевины происходит предварительная реакция, сначала превращающая ее в аммиак:
- NH 2 CONH 2 + H 2 O → 2 NH 3 + CO 2
Будучи твердым веществом, с мочевиной легче обращаться и хранить, чем с более опасным аммиаком (NH 3 ), поэтому она является предпочтительным реагентом.
Чтобы реакция была эффективной, требуется достаточное время реакции в определенном диапазоне температур, обычно от 1400 до 2000 ° F (760 и 1090 ° C). При более низких температурах NO и аммиак не вступают в реакцию. Непрореагировавший аммиак называется просачиванием аммиака и его использование нежелательно, так как аммиак может вступать в реакцию с другими продуктами горения, такими как триоксид серы (SO 3 ), с образованием солей аммония . [3]
При температуре выше 1093 °С аммиак окисляется:
- 4 NH 3 + 5 O 2 -> 4 NO + 6 H 2 O
В этом случае NO образуется, а не удаляется.
Еще одной сложностью является смешивание. Как правило, больше NO будет образовываться в центре реакционного сосуда и меньше у стенок, поскольку стены холоднее, чем центр. Таким образом, больше аммиака должно попасть к центру, а меньше — к стенкам, иначе NO в центре встретит недостаточное количество аммиака для восстановления и избыток аммиака у стенок проскакивает.
Хотя теоретически селективное некаталитическое восстановление может достичь той же эффективности около 90%, что и селективное каталитическое восстановление (SCR) , практические ограничения температуры, времени и смешивания часто приводят к худшим результатам на практике. Однако селективное некаталитическое восстановление имеет экономическое преимущество перед селективным каталитическим восстановлением, поскольку отсутствует стоимость катализатора.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Джон Л. Соррелс; Дэвид Д. Рэндалл; Кэрри Ричардсон Фрай; Карен С. Шаффнер (2019). «Селективное некаталитическое восстановление» (PDF) .
- ^ Дуо и др., 1992 Кан. Дж. Хим. Энг, 70 , 1014-1020.
- ^ Компания Бэбкок и Уилкокс (2005). Steam: его создание и использование . Компания Бэбкок и Уилкокс. стр. 34–13. ISBN 0-9634570-1-2 .