火电厂烟气SCR脱硝尿素制氨新技术

尿素水解混合气中氨体积浓度约38%，经由减压、流量控制调节与稀释风混合，氨气浓度被稀释至5%以下，最后进入脱硝反应器入口烟道进行脱硝。加热蒸汽取自电厂蒸汽机，蒸汽经过减压后进入水解反应器加热盘管，加热后的疏水排入电厂的疏水箱。尿素水解系统设置有废水箱，主要用于吸收水解废液和紧急排放的氨气。

在尿素溶液进料和氨气出口管道上设计有电伴热系统，电伴热的温度根据不同的介质进行设定。

1.3尿素催化水解控制策略

尿素水解控制系统采取DCS进行控制，控制策略主要分为模拟量控制策略和连锁保护策略。模拟量控制的主要任务是保证尿素水解系统的温度、液位和压力运行在设定范围内。模拟量控制主要包括水解反应器液位控制、水解反应器温度/压力控制和氨气混合气控制。

水解反应器液位采用单回路控制系统，通过调节尿素溶液进料量来调节液位。水解反应器的温度/压力通过控制进入反应器的蒸汽流量进行调节。在反应器初次启动阶段，主要控制反应器温度。在反应器正常喷氨状态下，主要控制反应器的压力。

反应器的温度和压力控制设计有切换逻辑，当满足切换条件时，将实现温度/压力控制的自动切换。氨气混合气控制的任务是根据脱硝氨气需求量控制水解反应器产生的氨气混合气，从而保证达到设定的脱硝效率。

尿素水解的连锁保护系统主要是保证水解反应器的液位、温度和压力超过正常值时，采取相应的措施，保证设备和人员的安全。压力连锁保护控制是水解系统最重要的保护系统，水解系统设计了双重压力保护系统。当系统压力超过正常运行值50%时，采取将氨气排入废水箱的方式降低系统压力。当系统压力接近设备的设计压力时，水解反应器的安全阀将会动作，从而达到泄压的目的。

1.4尿素催化水解系统运行操作

尿素水解系统主要有自动、半自动和手动三种运行模式。在自动模式下，尿素水解系统通过顺序控制逻辑实现自启停，主要运行参数都投入自动运行。在半自动模式下，顺序控制逻辑的每一步都需要运行人员进行确认。在手动模式下，系统的启停均由运行人员手动操作。

1.4.1系统启动/停机尿素催化水解系统的启动依次经过填充、加热和喷氨三个主要步骤，填充过程是向水解反应器加入除盐水和尿素溶液，加到液位设定值时停止填充。加热过程主要是通过控制加入水解反应器的蒸汽从而使水解反应器温度、压力达到设定值。

当加热完成后，水解反应器的压力和温度满足喷氨的条件，然后判断SCR脱硝反应器是否需要氨气，如果需要则进行正常喷氨。在喷氨过程中，水解反应器的制氨量由脱硝需氨量决定。

系统开始喷氨后，水解反应器进入正常运行状态。需要说明的是，由于尿素溶液和水解反应器产生的氨气混合气都容易结晶和凝结，因此在系统启动前，需要将伴热系统正常投运，并且伴热温度满足工艺设计要求。尿素水解反应器的停机主要分为正常停机和紧急停机。

正常停机是通过运行人员下发停机指令触发。紧急停机是当出现影响系统安全稳定运行的故障时，系统会自动触发紧急停机指令。

正常停机时，首先将尿素水解反应器内压力降低到安全值，然后将反应器内剩余溶液排出反应器，最后对反应器和相关管路进行冲洗和吹扫，保证残液不会在管路中结晶。紧急停机情况下，首先将反应器内剩余氨气排出，并进行吸收处理，然后通入紧急冷却水，对系统进行紧急冷却，然后再进行排液和冲洗。

由于通入冷却水会对反应器的寿命有影响，因此在紧急停机后需要对反应器进行全面检修后才能再次启动。

1.4.2系统正常运行

系统正常运行中，运行人员主要监控水解反应器的产氨量、水解反应器温度、压力和液位，保证这些参数运行在设定值内。正常情况下，这些参数都是投入自动运行，当参数偏差较大或者自动控制不能正常投运时，需要通过手动进行调整。水解反应器的温度、压力主要通过调整主蒸汽调节阀进行调整。

水解反应器液位通过尿素溶液调节阀进行调整。需要说明的是，在系统正常运行前，首先需要设置水解系统主要运行参数的设定值，以及电伴热系统的设定值。

由于水解反应器连续运行一段时间后会有一些杂质沉积并产生一些副产物，因此水解反应器需要定期进行排污，排污分为底部排污和表面排污。底部排污需要一周排一次，表面排污一个月排一次。每次排污后，都要补充一定量的催化剂，以保证催化水解系统正常运行。

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）

脱硝SCR液氨站改尿素制氨技术探讨