尿素水解制氨工艺在烟气脱硝中的应用经验

北极星环保网讯:大唐锡林浩特某电厂2×660MW 机组脱硝还原剂采用尿素，尿素作为原料制取氨气相对于氨水及液氨具有较高的安全性，且运行稳定可靠，具有较高的推广价值。

1概述

选择性催化还原法(SCR)是目前世界上技术最成熟、应用最多的电厂烟气脱硝工艺。根据其反应原理，SCR烟气脱硝所需还原剂为氨气。氨气通常可以通过氨水、液氨或尿素三种原料获取。

氨水由于建造、运行成本高，运输、卸料、储存、使用等环节均存在安全隐患的原因，自20世纪90年代以后，已经很少被用作脱硝还原剂。液氨在前几年的项目中应用广泛。但由于液氨(NH3)属易燃、易爆、有毒危险品，因此在运输、卸料、储存、运行、检修等各个环节均存在极大安全隐患。

以尿素作为原料制取氨气相对于氨水及液氨具有较高的安全性，随近几年国家对安全运行要求的提高，已逐步代替液氨做为还原剂制备原料。

尿素水解制氨工艺的原理是尿素水溶液在一定温度下会发生水解反应产生氨气。其化学反应式为：NH2-CO-NH2＋ H2O → 2NH3 ↑ ＋ CO2 ↑[1]尿素水解制氨系统由1)尿素颗粒储存和溶解输送系统2)尿素水解系统组成。

尿素颗粒在尿素溶解罐中配置成约40%-60%浓度的尿素溶液，随后尿素溶液储存在尿素溶液储罐中。尿素溶液通过泵输送到水解反应器中水解产生氨气，氨气随后进入SCR区氨空气混合器后喷入烟道用作烟气脱硝的还原剂。

由于尿素水解制氨系统解决了液氨的装卸、运输、储存等问题，水解器制氨备案随制随用，无需储存，彻底解决了电厂脱硝工程还原剂制备系统的安全隐患问题。

本机组尿素水解制氨系统主要的能源方式是电厂的冷再蒸汽，所需要的蒸汽参数为：压力1.0MPa，温度180℃以上，单台机组脱硝尿素耗量为380kg/h，蒸汽耗量约为2.0t/h，尿素水解撬块布置在锅炉零米。

2尿素水解工艺系统简介

尿素水解制氨工艺主要由2部分组成：尿素颗粒储存和溶解输送系统、尿素水解系统[2]，如图1

图1 尿素催化水解系统简图

2.1尿素溶解及输送系统

尿素采用袋装（50kg，总氮≥46.4，粒径范围d1.18-3.35mm，执行标准GB2440-2001），尿素通过运输车运入到尿素溶液制备区后，储存在尿素储仓间内。在配置尿素溶液时，通过拆包破袋后送至斗提机，尿素颗粒通过斗式提升机提升到一定高度后进入尿素溶解罐。

在溶解罐中，用除盐水制成一定浓度的尿素溶液。蒸汽盘管加热系统启动使溶液的温度保持在一定的温度，提供尿素溶解所需热量，在溶解过程中开动搅拌器，使溶解更加充分。

尿素溶液在在配制过程中可以通过开启尿素溶液混合泵将尿素溶液打循环，使溶解更加充分。尿素溶液在尿素溶解罐内配制完毕后通过尿液混合泵输送至尿素溶液储罐。尿素溶液储罐同样配有加热盘管，使溶液保持在一定的温度（50~70℃），防止因温度过低造成尿素结晶。

2.2尿素催化水解系统

尿素催化水解制氨系统是将浓度约50%、温度为50℃的尿素溶液通过高压泵从尿素储罐打入尿素水解罐中，在压力0.4-0.9Mpa、温度135-160℃和催化剂的作用下进行水解反应，产生氨气、二氧化碳、水蒸汽混合气。

混合气经由减压、流量控制调节与稀释风在氨空气混合器混合，稀释氨浓度至5%以下，最后进入SCR反应器内进行脱硝反应。

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