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大型燃煤机组脱硝尿素热解制氨系统

北极星环保网来源:环保技术互联2017/7/17 8:45:40我要投稿
所属行业: 大气治理  关键词:脱硝 尿素热解 SCR

北极星环保网讯:脱硝用还原剂主要有液氨、氨水和尿素。由于液氨是危化品,随着国家对安全的日益重视,逐渐出台一系列相关的限制措施,使得电厂用液氨时在审批、工期、占地等诸多方面受到越来越多的制约,氨水也因为其运行成本居高而受到应用的局限。作为无危险的制氨原料,尿素(Urea)具有与液氨相同的脱硝性能,是绿色肥料,完全没有危险和法规限制,可以方便的被运输、储存和使用。

尿素热解

1.热解工艺系统流程

尿素热解工艺利用尿素溶液热解工艺为SCR系统提供反应剂,该工艺可用于控制燃煤电厂锅炉、垃圾焚烧锅炉、熔炉、焚烧炉或者加热器所产生的NOx的排放以满足排放要求。尿素热解工艺将尿素分解为氨并通过SCR系统中氨喷射格栅提供脱硝系统所需的还原剂。

2.热解系统

从锅炉空预器处引出约1%总风量的一次或二次空气(约370℃),通过一个高温风机(如需)输送,再利用电加热器将空气温度再次提升并达到进入热解室的温度(约350~650℃)。随后将尿素溶液喷入在温度窗内具有适当停留时间的热解室,以确保尿素溶液完全转化为SCR还原剂。最后将含有SCR还原剂氨(NH3)的气流导入AIG。整个过程需要监测压力、流量及温度以满足AIG/SCR的设计要求,保证尿素热解系统的正常运行。

尿素热解工艺的主要反应如下:

CO(NH2)2→NH3+HNCO

尿素→氨+异氰酸

HNCO+H2O→NH3+CO2

异氰酸+水→氨+二氧化碳

尿素在温度高时不稳定,会分解成NH3(氨)和HNCO(异氰酸),HNCO再与水反应生成NH3和CO2。该过程产生的反应剂NH3通过AIG注射在锅炉烟气中,与烟气中的氮氧化物NOx反应,生成对环境无害的N2(氮气)和H20(水)。

主要反应描述如下:

4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O

NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O(主要反应)

氮氧化物+氨+氧→氮+水

4NO+4HNCO+O2→4N2+4CO2+2H2O(可能反应)

氮氧化物+异氰酸+氧→氮+二氧化碳+水

热解系统包括尿素制备系统、尿素溶液储罐、输送装置、计量分配装置、背压控制阀、热解室、高温风机、电加热器及控制装置等。

尿素颗粒由斗提输送到溶解罐里,用去离子水将干尿素溶解成约50%质量浓度的尿素溶液,通过尿素溶液给料泵输送到尿素溶液储罐;尿素溶液经由输送装置、计量分配装置进入热解室内,与经由高温风机、电加热器输送过来的高温空气混合热解,生成NH3、H2O和CO2,分解产物与稀释空气混合均匀并喷入脱硝系统。

热解系统采用约50%的尿素溶液作为还原反应剂。50%的尿素溶液将保存在不锈钢或玻璃钢(FRP)储存罐中,容量约为5天(或电厂要求天数)的尿素用量(当环境温度过低时,罐体需要加热和保温)。

带泵的循环装置将反应剂提供给每个单元的计量装置,计量后的反应剂被输送至一系列经过专门设计并安装在热解室入口处的喷嘴。计量装置可根据系统的需要自动控制喷入热解室的尿素量。系统还包括备用的高温风机及挡板以保证进入AIG的氨的流量和压力。

延伸阅读:

浅谈火电厂尿素炉内直喷热解脱硝技术

火电厂烟气脱硝高温烟气旁路直喷尿素热解制氨工艺应用

SCR烟气脱硝尿素热解炉前烟气加热器技术研究

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