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火电厂高温旁路烟道尿素热解制氨工艺及其应用

北极星环保网来源:电力行业节能环保公众服务平台 毕浩生2018/3/6 9:57:48我要投稿
所属行业: 大气治理  关键词:尿素热解 烟气脱硝 超低排放

北极星环保网讯:本文介绍了锅炉高温旁路烟道内尿素热解制氨工艺,针对唐山热电烟气脱硝节能升级改造项目,具体分析高温旁路烟道尿素热解制氨的工艺流程、创新点、关键技术、运行情况及经济性,结果表明此工艺系统性能可靠,运行稳定,各项指标均满足排放标准。工程化的成功应用预示着旁路烟道尿素热解制氨技术将成为国内烟气脱硝减排行业的一次重大变革。

尿素热解

1引言

现有尿素直喷技术将尿素溶液喷向锅炉尾部烟道或锅炉转向室,稀释后的尿素溶液将过多的水带入了锅炉,将影响锅炉效率,且对于炉内空间不足的锅炉,若尿素溶液还未分解完全就喷到锅炉受热面上,长时间会腐蚀受热面。另外,由于各种锅炉的结构和烟温差异(如塔式炉、尾部双烟道锅炉等没有合适的空间或没有合适的温度区间喷氨),因此炉内直喷尿素热解制氨技术普适性差,无法在各类型锅炉、各工况条件下可靠使用。

为克服以上脱硝制氨系统的工艺缺陷,提出了一种高温旁路烟道内尿素热解制氨工艺,节约炉外热解的电加热器电耗,解决低负荷脱硝烟温不足的难题,实现全负荷节能安全脱硝,并且能提供更大的氨气产量,确保超低排放脱硝工程的稳定运行。

2旁路烟道尿素热解制氨工艺路线

2.1基本原理

一定浓度的尿素溶液,以热烟气作为热源,尿素溶液在400-600℃烟气中快速分解生成氨气作为脱硝还原剂。尿素热解的化学反应式为:

CO(NH2)2=NH3+HNCO

HNCO+H2O=NH3+CO2

2.2工艺流程

高温旁路烟道入口设置在具有合适温度区间的锅炉尾部烟道侧壁,旁路烟道出口与SCR反应器入口烟道相连通。在尿素溶液制备系统中制备一定浓度的尿素溶液,尿素溶液计量后输送至设置于旁路烟道上的尿素溶液喷射器,喷射器喷出的尿素液滴与烟气混合,利用高温烟气热量(400-600℃)将尿素溶液迅速分解为氨气。

通过设置于旁路烟道出口的特殊喷氨装置使稀氨气与烟气更加均匀地在脱硝入口烟道内混合,之后进入装有催化剂的SCR反应器。在催化剂作用下,氨气与烟气中的氮氧化物发生反应,生成无害的氮气和水。

1—旁路烟道入口,2—低温过热器,3—省煤器,4—旁路烟道,5—飞灰挡板,6—旁路烟道调节阀,7—膨胀节,8—尿素溶液计量分配装置,9—尿素溶液喷射器,10—旁路烟道出口,11—特殊喷氨装置

尿素热解

图1高温旁路烟道内尿素热解制氨系统图

旁路烟道尿素热解系统可作为电厂现有脱硝制氨系统的备用系统,在低负荷SCR反应器入口温度低于催化剂使用温度或现有制氨系统无法满足制氨量需求时切换使用。

2.3工艺创新点

(1)与传统尿素热解、水解制氨工艺相比,此工艺技术可利用锅炉烟气热量对尿素溶液进行加热分解,节省大量高品质能源。取消电加热器、绝热分解室等设备,大大简化了系统设备,大幅降低运行费用。

(2)当锅炉处于低负荷运行,SCR反应器入口温度低于催化剂的使用温度时,可以增大旁路烟道高温烟气的抽取量,通过抽取高温烟气与SCR入口的烟气混合,使低负荷时SCR入口处烟气温度达到最低喷氨温度要求,实现锅炉全负荷烟气脱硝。同时旁路烟道的尿素溶液喷射量比传统热解系统有更大的设计余量,能提供更大的氨气量进入SCR反应器,确保超低排放脱硝工程的稳定运行。

(3)具有普适性,适用于煤粉炉、塔式炉、链条炉、CFB炉等存在将高温烟气取出及放置旁路烟道空间的所有炉型。

(4)旁路烟道尿素热解制氨工艺将尿素溶液喷入旁路烟道中,借用高温烟气热量将尿素溶液分解为氨气,避免了炉内尿素直喷工艺中尿素液滴对受热面造成腐蚀、尿素溶液过多的水带入锅炉影响锅炉效率。

延伸阅读:

某电厂尿素热解炉结晶堵塞原因分析

尿素热解法SCR烟气脱硝中节能改造的技术及应用

电厂尿素热解和水解工艺研究

大型燃煤机组脱硝尿素水解工艺说明(含与尿素热解对比)

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