尿素热解制氨技术在国华锦界3#机组烟气脱硝中的应用

北极星环保网讯:摘要：根据国家的环保政策，火电锅炉烟气脱硝势在必行。尿素作为安全、易于运输和贮存的还原剂，越来越得到广泛的应用。通过尿素热解制氨，具有响应时间快、无环境风险和腐蚀困扰、本质安全等技术优势，很好地满足了SCR系统的要求。文中介绍了尿素热解制氨技术在国华锦界能源有限责任公司600MW机组上的工程应用，取得了良好效果。

SCR（选择性催化还原反应）是国际上应用最广泛的烟气脱硝技术，具有反应温度较低、脱硝效率高、运行可靠及二次污染小等特点，成为控制煤粉锅炉烟气中NOX的首选方法。

1、SCR还原剂的选择

SCR（选择性催化还原反应）技术原理是在催化剂的作用下，通过加入氨（NH3）作为还原剂，将烟气中的NOX还原为无害的N2。SCR技术中NH3的来源有三种：液氨、氨水和尿素。

液氨作为还原剂，技术成熟，系统简单，投资低，但存在一定的危险性。氨属化学危险品分类中的2.3类，在职业性接触毒物危害程度分级为Ⅳ（轻度危害），为易爆、有毒、可燃物质。按照国家对重大危险源辨识规定《危险化学品重大危险源辨识》（GB18218-2009），若单元中有超过10t的氨（定义为毒性气体）属于重大危险源。

氨水作为还原剂，由于其工艺需将氨水中近80%的水分蒸发掉，故其运行能耗较高，同时由于其单位质量氨气所需原料量在三种还原剂中是最大的，故其储存和运输成本最高。其安全性介于液氨系统和尿素系统之间。目前国内仅在个别燃气机组烟气脱硝中采用了氨水系统，在燃煤机组中鲜有应用业绩。

尿素是一种稳定、无毒的固体物料，对人和环境均无害。具有安全性高、无毒性、易于运输和贮存等特点。尿素制氨技术在2007年引入我国以来，应用比例逐年扩大，特别是在国产技术成功运行以后，很多发电集团公司主导发展自主知识产权和安全的环保理念，尿素SCR得到越来越广泛的认可和应用。

2012年，尿素SCR项目约占SCR项目10~12%，并有明显上升趋势，新建机组的应用比例更是显著高于改造机组，甚至一些已经投运的液氨SCR项目考虑到安全风险和环境风险而进行尿素SCR改造，预计未来几年，尿素SCR的占比会有2~3倍的大幅增长。

尿素制氨技术一般采用热解法和水解法。热解法是直接快速加热雾化后的尿素溶液进行分解，水解法是将尿素以水溶液的形式加以分解。全面对比尿素热解和水解技术后发现，热解技术比水解技术具有一定的优势，尤其是在运行响应时间和防腐蚀方面﹝2-4﹞。

各种还原剂的对比见表1。

表1还原剂对比表

2尿素热解制氨工艺

尿素的分子式为CO(NH2)2，无色或白色针状或棒状结晶体，吸湿性较强，易溶于水、醇，不溶醚、氯仿。呈微碱性，可与酸作用生成盐。对热不稳定，加热至150-160℃将脱氨成缩二脲和少量的聚合物；在320oC时，尿素，缩二脲和三聚氰胺全部分解，快速加热将完全分解为氨气和二氧化碳。

主要反应式：

CO(NH2)2=NH3+HNCO

HNCO+H2O=NH3+CO2

2.1热解制氨工艺流程

尿素热解制氨SCR与液氨SCR具有同等的脱硝性能。首先将尿素在溶解系统中用除盐水（或冷凝水）配置成质量浓度为40-60%的尿素溶液，然后将溶液送至储罐储存。通过循环装置将部分尿素溶液输送给计量和分配装置，由喷射器喷入热解炉。热解炉利用300-650℃高温空气对雾化的尿素溶液进行加热分解，生成NH3、H2O和CO2，分解产物与稀释空气混合均匀进入SCR的喷氨系统。

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