焚烧炉烟气脱硝：SNCR 与 SCR
湿式洗涤塔能去除酸性气体，是因为它们溶解。一氧化氮——炉子产生的氮氧化物中较大的那部分——溶解到任何有用的程度都做不到，所以一条能高效去除氯化氢的流程，几乎去除不了任何氮氧化物。这就是氮氧化物限值要么在炉内、要么在紧接其后的反应器里满足的原因，也是本文讲的是两条路线——选择性非催化还原与选择性催化还原，即 SNCR 与 SCR——而不是洗涤塔的原因。
两者共用同一套化学。含氮的试剂——氨或尿素——被喷入烟气，与一氧化氮反应生成氮气和水，于是氮以惰性分子的形式离开，而不是以氧化物的形式。
- 提供还原剂的试剂——氨水、无水氨或尿素溶液。
- 一个温度区间，使反应快到足以与烟气中同时发生的其他一切竞争。
- 足够好的混合，使试剂与烟气相遇而不是从旁边掠过，这是焚烧炉烟气脱硝在实践中的限制。
- 在该区间内的停留时间，因为反应不是瞬时的。
- 一种处理未反应试剂的办法，因为它是以氨的形式离开，而不是消失。
焚烧炉烟气的选择性非催化还原
SNCR 把试剂喷入高温烟道，完全依靠温度。通常引用的区间约为 850 至 1100 °C，这应当作为起步方法而不是规格来读：它描述的是在典型烟气上反应快的位置，而它会随烟气组成和炉子提供的混合情况而移动。低于这个区间，试剂未反应就通过、以氨逃逸的形式离开；高于它，氨被氧化，产生的氮氧化物可能比它去除的还多。
这个区间与二燃室已经在维持的温度重合，这正是它吸引人的地方。在 850 °C 或以上运行的装置本来就已经具备这些条件，所以 SNCR 增加的是一支喷枪、一套试剂系统和一条控制回路，而不是一个压力容器。小型装置上试剂通常用尿素溶液，因为它比氨水更安全、更便于储存和操作。
局限在于这个区间是烟气中的一个区间，而不是面板上的一个设定。烟气温度随负荷、废物和过量空气变化，而试剂真正在合适温度下与烟气相遇的区域只是炉子中的一片，而不是整个炉子。因此去除是部分的——SNCR 引用的数值约为入口氮氧化物的三分之一到一半——而没有被去除的那部分要付两次钱：一次作为试剂，一次作为随烟气离开的氨。
废物焚烧的选择性催化还原
SCR 在催化剂上跑同一套化学，这使低得多的温度就能完成工作——大致是 200 至 400 °C 的区间，同样作为起步方法而不是规格来读。催化剂通常是钛基载体上的氧化钒，做成反应器内的蜂窝状或板式元件，烟气从中通过。
更低的温度是它的优势，催化剂是它的代价。在废物处理装置上，决定布置方式的问题是反应器放在哪里。放在除尘器之前，催化剂会接触飞灰、重金属和酸性气体，失活就来自这里。放在过滤器之后，烟气干净但冷，必须在进反应器之前再加热，而这份能量得在装置里找地方出。小型焚烧炉通常没有多余的热量可以给出去，这就是选择常常落在 SNCR 上的实际原因。
反应器还需要空间、支撑结构，以及一条能在更换催化剂时停用的烟道。哪种布置适合某台设备、以及随之而来的催化剂体积，按你的废物组成与工厂确认。
两者各自需要的温度窗口
两个窗口都是在满负荷、给定组成的烟气下给出的，而装置一变，它们都会变。要紧的是烟气在装置运行的整个负荷范围内实际穿过的那个窗口，而不是数据表上出现的窗口。
- SNCR 依赖炉膛已经在维持的温度，但随负荷上升、烟气加快，在区间内的停留时间会缩短，而区间本身也随废物移动。
- SCR 依赖装置必须自己产生的温度，所以无法可靠再加热烟气的装置，其反应器要么冷着不起作用，要么热到会损坏催化剂。
- 低负荷时两者都最先失去性能，所以保证值通常给出不止一个负荷，而不是只给设计点。
- 未反应的试剂不是悄无声息地消失：它以氨的形式离开，而这份逃逸本身就是一个参数。
废物焚烧中的催化剂中毒
废气不是电站烟气。它带着碱金属、重金属和硫，而这三者对催化剂都有侵蚀。
- 飞灰中的碱金属——钠和钾——沉积在表面并堵塞活性位点，一部分可逆，一部分是永久性的。
- 砷与活性物质结合，无法去除，所以催化剂有有限的寿命，其长短与废物中所含的量成比例。
- 二氧化硫与氨生成硫酸氢铵，沉积在反应器的冷端并糊住元件。
- 若反应器放在除尘器之前，重金属和细灰会从物理上糊住通道。
- 钒在工作区间之上会挥发，所以反应器运行过热时活性物质本身就损失掉了。
其中两项的后果超出反应器本身。硫酸氢铵沉积会污染它后面的烟道或换热器；而钒催化剂把烟气中的一部分二氧化硫氧化成三氧化硫，这会抬高下游的酸露点，并改变烟道和烟囱必须用什么材料做。因此催化剂与反应器位置要和烟气处理线一起决定，而不是与之分开决定。
小型焚烧炉上 SNCR 与 SCR 的对比
- 试剂——两者都用氨或尿素，而 SNCR 每去除单位氮氧化物用的量更多，因为其中一部分从未反应。
- 温度——SNCR 在装置已经在维持的炉膛温度内工作；SCR 需要烟气处在它自己的窗口内，在洁净烟气布置下通常意味着要一台再热器。
- 去除率——SNCR 只能达到入口氮氧化物的一部分，SCR 能达到其中大部分。当限值留的余量很小时，这个差别就是整个决定。
- 消耗品——SCR 带有一个会被废物毒化的催化剂；SNCR 没有。
- 副产物——SNCR 留下氨逃逸；SCR 也留下氨逃逸，并且在使用钒催化剂时还有一部分二氧化硫转化为三氧化硫。
- 占地与结构——SNCR 是一支喷枪、一套泵撬和一只储罐；SCR 是一个反应器、一套支撑结构，往往还有一台再热器。
- 运行任务——催化剂反应器给出的数值更平稳，但要求按计划检查和更换，而小场地必须有能力做到。
从氮氧化物限值反推
本文图表中医疗废物焚烧炉的氮氧化物排放限值为一小时均值 300 mg/m³、24 小时均值 250 mg/m³，均折算到 11 % 含氧量的干烟气。这两个数字是同一参数的两种可选平均周期，对控制系统提出的要求不同：一小时均值靠反应快的装置来满足，24 小时均值靠不飘的装置来满足。催化剂反应器在稳定烟气上给出平稳的数值；SNCR 给出的数值跟着炉子走，这就是通常由 24 小时均值、而不是一小时均值，来决定 SNCR 单独是否够用的原因。
对小型装置来说由此有两点。试剂消耗是一项随废物量、以及随从炉内幸存下来的氮氧化物量成比例变化的运行成本，所以混合良好、温度稳定的炉子会让下游的问题更小。而无论选哪条路线，它都是整条链中的一段，而不是单独的解决办法：氮氧化物限值处在一组必须一起满足的限值之中，正如排放图表所示。
常见错误
- 以为洗涤塔能处理氮氧化物。它做不到：一氧化氮几乎不溶。
- 引用一个 SNCR 去除率数字，却不说明它是在什么负荷和烟气温度下达到的。
- 为了省掉再热器而把 SCR 装在除尘器之前，然后在催化剂更换上把代价付回来。
- 只按反应量给试剂系统定规模，没有为未反应的氨留出余量。
- 把催化剂当作永久部件。在废物处理装置里，它是一种消耗品，寿命由灰中含有什么决定。
- 忘了含氧量基准。以 11 % 含氧量写出的限值，与烟道中测到的浓度不是同一个数。
从一条氮氧化物限值到一套试剂系统
SNCR 与 SCR 从装置中两个不同的位置回答同一套化学，而选择取决于装置放得起反应器的地方烟气有多热，以及它负担得起把什么保持干净。排放图表把氮氧化物限值与这条链必须满足的其余限值一起给出，《焚烧炉的烟气处理》一文覆盖脱硝系统所处的各段。你这套装置的试剂、喷射点与催化剂布置，将按你的废物组成与适用排放标准与工厂确认。