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燃煤电站尿素水解脱硝系统优化调整

北极星环保网来源:电站系统工 程尚达等2019/4/28 11:32:05我要投稿
所属行业: 大气治理  关键词:尿素水解 SCR脱硝 脱硝工艺

2.3尿素溶液浓度控制策略研究

在不同的尿素溶液浓度的条件下,尿素溶液水解的气相产物成分是不同的。由于水解反应器内部是气液两相共存的状态,因此在平衡状态下,反应产物和原料的组分应满足物料的平衡。图2和图3所示在不同的尿素溶液浓度下,平衡状态下的反应所需要的热量和水解反应产物的气相成分。

QQ截图20190428104943.jpg

图2不同尿素溶液浓度下热量消耗

由图2可见,随着进料溶液中的尿素浓度的降低,尿素水解反应所需的热量也随之增加。由于蒸发大量气相产物中存在的过量水蒸汽,致使尿素水解反应需要大量的热量,所以尿素溶液过浓度低,同样会造成尿素溶液水解过程中热量的浪费。

QQ截图20190428104954.jpg

图3不同尿素溶液浓度下产生气体的组成成分

由图3可见,当尿素溶液浓度呈下降趋势时,尿素溶液水解产物中的氨气浓度也呈下降趋势。综合分析图2和图3可知,尿素溶液浓度越低,尿素水解装置运行的经济性越低。

当尿素溶液完全水解时,尿素与水的摩尔比为1:1。所以尿素的水解反应是需要有水分子参与的,尿素水解化学反应式,如式(3)所示:

QQ截图20190428104948.jpg

因此,当尿素与水的摩尔比为1:1发生化学反应时,水解产物中不含水蒸气。此时,尿素溶液浓度约为76%,所以尿素水解反应所需要的尿素溶液浓度最高值不能超过76%。综合以上的分析,尿素溶液浓度控制在40%~60%之间时,尿素水解装置具有较好的运行经济性。

2.4水解装置运行方式的控制策略研究

对于尿素水解装置的运行方式,可以分为定压运行和滑压运行两种方式,这两种运行方式的差异在于当反应器负荷变化过程中,水解反应器内部的压力是否维持在恒定值。

尿素水解装置采用定压运行时,可以实现稳定的氨气流量调节和精确控制。但是为了维持水解反应器内系统平衡,溶液浓度变化比较大,当机组电负荷突变或由于煤质变化导致烟气脱硝反应器入口NOx浓度变化幅度较大时,氨气喷入量的跟随效果较差。

在滑压运行条件下,当机组负荷突变或由于煤质变化导致烟气脱硝反应器入口NOx浓度变化幅度较大时,氨气喷入量的跟随效果较好。但在滑压运行时,尿素水解装置内部压力波动较大,不利于氨气流量的精确控制。

在实际运行中,对尿素水解装置应该结合定压-滑压两种运行方式,进行分段控制。当烟气脱硝系统入口NOx浓度变化幅度较小时,采用定压运行,当脱硝反应器入口NOx变化幅度较大时,采用滑压运行,这种运行方式既能满足较好的负荷跟随率,也有利于氨气流量的精确控制。

延伸阅读:

大型燃煤机组脱硝尿素水解工艺说明(含与尿素热解对比)

火电厂烟气SCR脱硝尿素催化水解制氨技术研究

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