电站尿素热解和水解制氨工艺研究

北极星环保网讯:国内某2×1000MW超超临界机组工程，锅炉采用超超临界参数一次再热锅炉，BMCR蒸发量2×3182t/h，锅炉采用低氮燃烧器，控制锅炉出口烟气中NOx浓度小于180mg/Nm3，脱硝工艺采用选择性催化还原法(SCR)，脱硝装置入口NOx浓度按300mg/Nm3设计，脱硝催化剂按2+1层配置，脱硝效率按87%考虑。本文对尿素热解工艺和尿素水解工艺从技术、经济性两方面进行分析比较。

1烟气脱硝还原剂

脱硝用还原剂一般有液氨、氨水和尿素三种。

(1)通过分解尿素来制取氨气的工艺为尿素制氨工艺。尿素制取氨气有两种工艺：热解工艺和水解工艺。热解工艺是直接快速加热雾化后的尿素溶液进行分解。水解工艺是将尿素以水溶液的形式加以分解。目前热解工艺和水解工艺均有较多应用。

(2)液氨制氨工艺：是通过蒸汽加热直接把液态氨转化成氨气。

(3)氨水制氨工艺：是通过加热装置将质量浓度25%的氨水溶液蒸发，产生氨气和水蒸汽。

三种还原剂制同等量氨时的耗量关系为：

液氨∶氨水(25%浓度)：尿素=1∶4∶1.83。

三种工艺比较见表1。

表1三种还原剂制氨工艺比较

上述三种还原剂制氨工艺：液氨方案投资和运行成本最低，但其通常是危险源，对安全性要求非常高。氨水方案通常在有较为便宜的来源或作为化工废弃物综合利用时考虑，且其需要消耗大量热能用来蒸发其中的水。尿素制氨的方法最安全，但其投资和运行费用较高。目前有运行业绩的烟气脱硝的还原剂主要为液氨和尿素。随着相关部门对安全性不断的重视，本文重点对两种尿素制氨工艺进行论述。

2尿素热解技术

尿素热解技术是将尿素溶液喷入高温热解炉内，在热解炉内热空气作用下完成热解产生氨气和二氧化碳。热解炉的热源可电加热器或高温烟气加热空气的形式导入。整个工艺过程需要监测压力、流量及温度以满足SCR脱硝装置的要求，其中NH3的浓度控制在5%以下。

2.1工艺流程

尿素热解工艺主要包括尿素储存及溶液制备系统、尿素溶液输送泵、计量分配装置、尿素热解炉及喷枪、控制系统等。袋装尿素颗粒储存于尿素堆料间内，破袋后尿素颗粒与除盐水一同送入尿素溶解箱内，配置成质量浓度50%的尿素溶液，合格的尿素溶液通过混合泵送至尿素溶液储罐。

尿素溶液储罐储存的尿素溶液通过尿素溶液输送泵，并经计量分配装置送入热解炉内，与被加热到600℃以上的空气混合热解，生成NH3、H2O和CO2。

热解工艺尿素制氨需要一定的热源，通常做法是将锅炉空气预热器温度约300℃的热一次风，再通过电加热器加热到550℃~600℃。这种方式能源消耗大，长期运行不经济。而采用炉内气气换热器能很好的解决热解加热的方式，同时降低电耗，是一种比较节能的热解方案。

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