SNCR脫硝技術具有投資少、運行成本低、鍋爐改運小等優勢，在各類鍋爐中得到應用。循環流化床鍋爐的旋風分離器在煙氣的滯留時間、還原劑混合等方面均優于其他爐型。本文以1150t/h超臨界循環流化床鍋爐為模型，探討選擇合適的還原劑，提高脫硝效率，使煙氣中NOx排放達到國家新限值的要求。

1脫硝效率影響因素分析

還原劑種類、反應溫度、反應時間、還原劑混合、氨氮比是影響循環流化床鍋爐SNCR脫硝效率的重要因素。因此從這4個方面探討對SNCR脫硝效率的影響。

SNCR脫硝系統的最佳反應條件是溫度880～1100℃之間，反應時間大于0.4s。分離器區域煙氣溫度在850～950℃之間，區域內溫度基本保持不變。經過實測和流場計算，煙氣在分離器的平均滯留時間大于1s，超過最佳反應停留時間0.6s，具備充分反應的條件，因此循環流化床鍋爐旋風分離器進口煙道是最合適的還原劑注射點。氨氮比與氨逃逸量是正比關系，即氨氮比增大時，脫硝效率提高，但氨逃逸量增大，并且脫硝效率的提高速率隨氨氮比的增大而降低，因此提高氨氮比并不能從根本上解決SNCR脫硝效率偏低的問題。以下重點分析不同還原劑對脫硝效率及爐效的影響。

2SNCR脫硝還原劑分析

脫硝的還原劑均是含氮的物質，目前最為廣泛的有液氨、氨水、尿素3種。

液氨，分子式NH3，易溶于水，爆炸極限為16%～25%，有毒，對人體有腐蝕性，應存儲在專用庫房，大量存放需要獲得安監和消防部門許可。作為還原劑優點:以氣體形式噴入，對爐后煙氣流速和排煙溫度影響最小，不會產生濕壁現象，對澆筑料無損傷;以液體的形式儲存，占用體積小。缺點:有毒、可燃、可爆，存儲和使用安全防護高，存儲罐和輸運管道需要特別處理。

氨水即氨的水溶液，分子式NH3˙H2O，容易揮發逸出，有一定的毒性。其腐蝕性較強，儲運、使用時有一定的操作安全要求，工業用氨水通常為20%或25%濃度。作為還原劑優點:儲存、輸送和處理都比液氨簡單;噴射剛性、穿透能力比氨氣強。缺點:含有大量的稀釋水，儲運量和輸送系統比氨系統龐大。氨水還原NO的化學原理與液氨相同。

尿素，分子式(NH4)2CO，吸濕性強，含氮量在46%以上，常壓下熔點為132.6℃，超過熔點則分解。作為還原劑優點:無毒性，腐蝕性弱，儲運方便，使用簡單，不會燃燒和爆炸;溶液的揮發性比氨水小，穿透性好;合適溫度范圍是950～1150℃，適于煤粉鍋爐脫硝系統使用。缺點:尿素水解的中間產物尿素—甲銨溶液具有很強的腐蝕性，對大多數金屬有強烈腐蝕作用;脫硝反應溫度窗口(脫硝適合的反應區溫度)比氨水高50～100℃。

3還原劑對SNCR脫硝效率的影響

以氨為還原劑的反應表達式如下:

在有氧的條件下4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O4NH3+2NO2+O2→3N2+6H2O在無氧(或者缺氧)的條件下8NH3+6NO2→7N2+12H2O該反應沒有產生副產物，對氧氣量的需求較大，循環流化床鍋爐出口的過量空氣系數為1.2左右，可以滿足該反應條件要求。以尿素為還原劑的反應如下:(NH4)2C0→2NH2+CONH2+NO→N2+H2OCO+NO→N2+CO2此反應存在CO和氨的排放控制問題。不同還原劑對應不同溫度窗口，SNCR脫硝效率對反應溫度非常敏感，當反應偏離溫度窗口，反應速度慢，還原劑的逃逸量增加，降低脫硝效率。國外試驗表明，溫度區間位于800～950℃之間時，選用液氨或氨水脫硝效率要高于尿素;1000℃以上是尿素的溫度窗口，此時尿素的脫硝效率高于氨，如圖1所示。

圖1不同溫度下氨和尿素的脫硝效率

循環流化床鍋爐旋風分離器進口煙道的煙氣溫度在800～950℃之間，氨(氨水)作為還原劑，理論脫硝效率可以達到85%。尿素溶液含水量大，通常經歷液滴蒸發、破碎、高溫熱解生成氨氣，完成還原反應過程，這些過程增加反應周期，縮短有效反應時間。氨水含水量也大，系統噴射的液滴經過蒸發釋放氨和還原反應過程。氨系統直接向分離器噴射稀釋后的氨氣，氣態的氨直接參加還原反應。

從反應過程看，流化床鍋爐運行條件下，液氨系統有效反應時間最短，氨水系統次之，尿素系統最差。