مقدمة حول مبدأ العملية
في غياب المحفزات، يتم استخدام عامل مختزل لاختزال أكاسيد النيتروجين الموجودة في غاز المداخن إلى نيتروجين وماء غير ضارين. تُعد "الاختزال الانتقائي غير التحفيزي" (Selective Non-Catalytic Reduction، واختصاراً SNCR) طريقة لإزالة أكاسيد النيتروجين دون الحاجة إلى محفز. وللحصول على نشاط كيميائي أقوى، تتطلب تقنية SNCR استخدام عوامل مختزلة أمينية مثل الأمونيا أو اليوريا عند درجة حرارة مرتفعة في الفرن (900-1150 درجة مئوية) لاختزال أكاسيد النيتروجين (NOx) الموجودة في غاز المداخن بشكل انتقائي.
بشكل عام، يصعب خلط عامل الاختزال بشكل متجانس داخل الفرن أو قناة الدخان، وبالتالي فإن كفاءة إزالة أكاسيد النيتروجين بتقنية SNCR ستكون أقل من 50%، بينما يمكن أن تصل كفاءة إزالة أكاسيد النيتروجين في الأنظمة التي تتطلب محفزاً إلى أكثر من 90%. نظراً لانخفاض تكلفة الاستثمار في تقنية SNCR وسهولة تعديلها، فهي مناسبة للتطبيق المشترك مع تقنيات إزالة أكاسيد النيتروجين الأخرى، ولذلك فقد حظيت بتطبيق واسع في الغلايات التي تعمل بالفحم، وخاصة في مشاريع تعديل إزالة أكاسيد النيتروجين في المحطات القديمة.
المبدأ الكيميائي
تتضمن أكاسيد النيتروجين في غاز المداخن الناتج عن احتراق الغلاية كلاً من NO وNO2، حيث يشكل NO أكثر من 90% من أكاسيد النيتروجين (NOx) في غاز المداخن. لذلك تركز عملية إزالة أكاسيد النيتروجين بشكل أساسي على إزالة NO.
معادلات التفاعل الكيميائي هي:
CO(NH2)2→2NH2+CO
NH2+NO→N2+H2O
CO+NO→N2+CO2
المعادلة الإجمالية للتفاعل هي:
NO+CO(NH2)2+1/2O2→2N2+CO2+2H2O
4NH3+5O2→4NO+6H2O
عند درجة حرارة مناسبة داخل الفرن، يتفاعل أكسيد النيتروجين (NOx) مع عامل الاختزال (اليوريا) لإنتاج نيتروجين وثاني أكسيد الكربون وماء غير ضارة (انظر المعادلة 1.1). وفي حالة ارتفاع درجة الحرارة بشكل مفرط، قد تتأكسد اليوريا نفسها إلى أكاسيد نيتروجين (NOx)، مما يزيد من انبعاثات أكاسيد النيتروجين بدلاً من تقليلها (انظر المعادلة 1.2).
معدات ووظائف نظام العملية الرئيسي
1. نظام تخزين وتحضير عامل الاختزال: تم تصميم السعة التخزينية الإجمالية للنظام بناءً على إجمالي الاستهلاك لمدة 5 أيام لوحدة SNCR في الغلاية تحت ظروف تشغيل BMCR؛
2. نظام القياس والتوزيع والنقل: تم تجهيز نظام القياس والتوزيع بمرشحات لمنع انسداد المعدات؛
3. نظام الحقن: يتم حقن عامل الاختزال في الفرن عبر مسدسات الرش عند نافذة درجة الحرارة المناسبة؛
4. نظام التحكم الكهربائي: مزود بنظام أجهزة قياس وتحكم متكامل ومستقل.
