大型燃煤机组脱硝尿素水解工艺说明（含与尿素热解对比）

北极星环保网讯:一、尿素制氨概述

尿素(CH4N2O)为无毒无味的白色晶体或粉末，是人工合成的第一个有机物，广泛存在于自然界中，其理化性质较稳定，应用于农业及工业领域，其运输、储存和管理均不受国家和地方法规的限制。但固体颗粒尿素容易吸湿，当空气中的相对湿度大于尿素的吸湿点时，它就吸收空气中的水分而潮解，尿素在储存过程中极易吸潮板结，需采取措施防止吸湿结块的情况发生。

从目前国内情况来看，SCR工艺中液氨蒸发制氨系统占大多数。但若电厂处于人口密集区，或其用地非常紧张难以满足危险品储存的安全距离要求，或者液氨的采购及运输路线有很大困难时，为克服燃煤电厂烟气脱硝使用液氨存在的安全性问题，尿素制氨工艺被开发出来，尿素系统相对比较复杂，投资和运行成本高于液氨系统，但是其最大的优势是安全性非常高。

尿素是氨的理想的来源，它是一种稳定、无毒的固体物料，对人和环境均无害。它可以被散装运输并长期储存。它不需要运输和储存方面的特殊程序，它的使用不会对人员和周围社区产生不良影响。尿素制氨工艺的原理是尿素水溶液在一定温度下发生水解反应，生成的气体中包含二氧化碳、水蒸汽和氨气。其化学反应式为：

NH2-CO-NH2＋H2O→2NH3↑＋CO2↑

尿素制氨系统由尿素颗粒储存和溶解系统、尿素溶液储存和输送系统及尿素分解系统组成。尿素制氨方式因初投资高及运行费用高而在国内应用较少，但有增加的趋势。根据尿素制氨工艺的不同，分为水解技术和热解技术。

二、尿素制氨工艺

（一）水解系统

尿素水解系统有意大利SiirtecNigi公司的Ammogen®工艺和美国Wahlco公司及Hamon公司的U2A®工艺。因Ammogen技术工艺较老，已经淘汰，目前国内尚无Ammogen水解系统使用业绩，而U2A®水解工艺国内已有电厂开始采用，如武汉青山电厂2×350MW机组、成都金堂电厂2×600MW机组、大连开发区电厂2×350MW机组、云南宣威电厂6×350MW机组、大同二电厂一期6×200MW机组等16项脱硝工程采用了尿素水解技术。

典型的尿素水解制氨系统如图1所示。尿素颗粒加入到溶解罐，用去离子水将其溶解成质量浓度为40%-60%的尿素溶液，通过溶解泵输送到储罐；之后尿素溶液经给料泵、计量与分配装置进入尿素水解制氨反应器，在反应器中尿素水解生成NH3、H2O和CO2，产物经由氨喷射系统进入SCR脱硝系统。其化学反应式为：

CO(NH2)2+H2ONH2-COO-NH42NH3↑+CO2↑(1)

该反应是尿素生产的逆反应。反应速率是温度和浓度的函数。反应所需热量可由电厂辅助蒸汽和电加热提供。

尿素水解制氨系统主要设备有尿素溶解罐、尿素溶解泵、尿素溶液储罐、尿素溶液给料泵及尿素水解制氨模块等。

浓度约50%的尿素溶液被输送到尿素水解反应器内，饱和蒸汽通过盘管的方式进入水解反应器，饱和蒸汽不与尿素溶液混合，通过盘管回流，冷凝水由疏水箱、疏水泵回收。水解反应器内的尿素溶液浓度可达到40～50%，气液两相平衡体系的压力约为0.4～0.6MPa，温度约为150～160℃。

图1.典型尿素水解工艺系统图

水解反应器中产生出来的含氨气流首先进入计量模块，然后被锅炉热一次风稀释，最后进入氨气－烟气混合系统。

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