燃煤电站尿素水解脱硝系统优化调整

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。

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。

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：

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。

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