尿素水解制氨工艺在脱硝系统中的应用
发表时间：2019-06-26T11:28:30.387Z 来源：《电力设备》2019年第1期作者：张晓琪
[导读] 摘要：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。
（大唐吉木萨尔五彩湾北一发电有限公司）
摘要：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。氨水由于设备建造、运行成本较高，以及运输、储存、使用等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（NH3）在前几年的项目中应用广泛，但由于液氨属易燃、易爆、有毒危险品，因此也在运输、卸料、储存、运行、检修等环节存在极大的安全隐患。目前国家严格要求安全运行，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，因此尿素已逐步代替液氨作为还原剂制备氨气。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↑。尿素水解制氨系统由尿素颗粒储存和溶解输送系统、尿素水解系统组成。尿素颗粒在尿素溶解罐中配置成40%～60%浓度的尿素溶液后储存在储罐中。尿素溶液通过泵输送到水解反应器后水解产生氨气，氨气随后进入SCR区的空气混尿素水解制氨工艺在烟气脱硝中的应用合器后喷入烟道用作烟气脱硝的还原剂。
关键词：尿素水解制氨工艺；脱硝系统；应用
1尿素水解工艺系统简介
1.1尿素溶解及输送系统
尿素采用袋装（50kg，总氮≥46.4，粒径范围1.18～3.35mm，执行《尿素标准》（GB2440-2001），尿素通过运输车运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。蒸气盘管加热系统启动使溶液保持在一定的温度，提供尿素溶解所需的热量，尿素溶液在配制过程中可通过开启尿素溶液混合泵将尿素溶液进行循环搅拌，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，使尿素溶液保持在一定的温度（50℃～70℃），此时防止因温度过低造成尿素结晶。
1.2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中混合，将氨浓度稀释至5%以下，最后进入SCR反应器内进行脱硝反应。
2尿素水解制氨系统需注意的问题及预防措施
2.1腐蚀问题
尿素水解过程中会生成一些酸性物质（如氨基甲酸铵等），氨基甲酸铵会严重破坏不锈钢表面的氧化膜，使系统的腐蚀速度加快，超过190℃时，一般的不锈钢材料（如304SS）会遭受严重腐蚀，当超过220℃时，即使采用钛等耐腐蚀材料，系统也会遭受腐蚀。腐蚀问题主要从管道、设备材质的选取和工艺设计两个方面预防，本工程设备及管道材质均为316L不锈钢，同时水解器反应温度严格控制在（120～150）℃，满足工艺要求并有效控制腐蚀速率。
2.2爆炸问题
氨气与空气混合物浓度达到爆炸极限16%～25%时，遇明火会燃烧和爆炸。尿素水解反应产物中氨气浓度低，惰性气体成分高，对氨气爆炸有抑制作用。另一方面水解反应器内液相成份是尿素溶液，气相成份虽然含有氨气但单位时间内气相产物总量小。作为预防措施在尿素水解间内安装氨气泄漏检测仪，当检测到尿素水解间大气中氨浓度过高时，发出警报并启动安全防护措施（水喷淋设施，让氨气迅速溶解于水中，降低空气中氨气浓度）。
2.3堵塞问题
（1）尿素溶液输送管道堵塞问题。根据实际运行情况及调研发现已经投运的尿素水解装置，尿素溶液输送管道堵塞一是由于保温伴热措施不到位，尿素溶液温度降低引起尿素结晶析出；二是运行人员在尿素溶液输送完毕后，未及时冲洗管道所致。（2）氨气输送管道堵塞问题。当生成物输送过程中，保温伴热措施不到位，降温会引起水液化，同时生成物发生逆反应，生成氨基甲酸铵等物质，堵塞输送管道。以上两个方面的堵塞问题，通过全方位无死角的保温伴热措施、合理的系统设置及严谨的运行规范能够有效预防管道堵塞。
3尿素水解罐合理布置及安全性评价
3.1设备设计角度
水解器本身有多重安全防护，包括但不限于关断蒸气输入、泄放水解器内气相压力、泄放水解器内液相溶液、安全阀起跳、爆破片爆破等，以及在可能会产生泄漏的管道接口、法兰接口处均设置有进口氨气泄漏监测仪，一旦检测到氨气泄漏将连锁控制关断反应器的运行，停止继续产生氨气并将压力容器内的氨气排入水解器旁的废水箱融水稀释处理。
3.2产品气成分角度
水解器产品气为尿素分解后的氨气、二氧化碳、水蒸汽的混合气，其中氨气体积仅占产品气的37.5%。氨气分类为非易燃气体，由于其引燃的灵敏度较小，在正常处理中很少发生易燃的情况，在温度为651℃的条件下，如果出现火焰或火花，氨蒸气将会被点燃，但仅限于空气中氨的体积占15%～28%的范围内，燃烧所产生的热量不足以维持继续燃烧，因此在移除火源之后将会被扑灭。根据《爆炸危险环境电力装置设计规范》（GB50058-2014），氨气的引燃温度为651℃，爆炸极限下限为15%、上限为28%、相对密度0.6，规范条文说明“经验表明，氨很难被点燃，而且在户外释放的气体将会迅速扩散，因此爆炸性气体环境的范围将被忽略。”根据《建筑设计防火规范》（GB50016-2014）第3.1.2“同一座厂房或厂房的任一防火分区内有不同火灾危险性生产时，厂房或防火分区内的生产火灾危险性类别应按火灾危险性较大的部分确定；当生产过程中使用或产生易燃、可燃物的量较少，不足以构成爆炸或火灾危险时，可按实际情况确定；当符合下述条件之一时，可按火灾危险性较小的部分确定，火灾危险性较大的生产部分占本层或本防火分区建筑面积的比例小于5％或丁、戊类厂房内的油漆工段小于10％，且发生火灾事故时不足以蔓延至其他部位或火灾危险性较大的生产部分采取了有效的防火措施”；规范条文说明3.1.2条规定“另外，有的生产过程中虽然使用或产生易燃、可燃物质，但是数量少，当气体全部逸出或可燃液体全部气化也不会在同一时
尿素深度水解制氨技术在电厂脱硝系统中的应用 摘要：随着人们对安全性的重视日益提高，越来越多的脱硝系统选择尿素作为还原剂的制备原料。文章介绍了尿素合成工艺中的尿素深度水解技术经过改进，应用于SCR技术的还原剂制备系统。作为跨行业技术应用的一个探索，该技术的工程应用为脱硝还原剂制备系统提供一个新的选择。 关键词：尿素；深度水解；制氨；脱硝 随着对环保工作的重视日益提高，我国从2008年开始逐渐开展对锅炉氮氧化物排放的治理工作。2014年7月1日起，火力发电厂将执行《火电厂大气污染物排放标准》（GB 13223-2011）中表Ⅰ的排放限值，氮氧化物排放浓度控制更为严格。通过低氮燃烧技术控制氮氧化物的排放已很难满足要求，这意味着必须采取烟气脱硝的技术才能满足新环保标准的要求。由于技术成熟和高的脱硝率，选择性催化还原（SCR）技术是最主流的烟气脱硝技术，绝大部分电厂的烟气脱硝项目都采用了这种技术。 选择性催化还原（SCR）技术是通过还原剂（NH3）在适当的温度并有催化剂存在的条件下，把氮氧化物转化为空气中天然含有的氮气和水。其主要由还原剂制备系统、氨空气混合系统、氨喷入系统、反应器系统、检测控制系统等组成。其中还原剂制备系统又分为液氨系统、氨水系统、尿素系统等。液氨是重大危险品，其运输和存储均存在较大安全风险。近年来关于液氨的安全事故频发，越来越多的脱硝系统选择尿素系统作为还原剂制备系统。本文介绍由化工行业合成氨工艺中广泛应用的尿素深度水解技术经过改进，应用于SCR工艺的尿素深度水解技术。 1 尿素深度水解系统概述 通过提高尿素溶液浓度，对工艺系统进行适当改进，由化工行业尿素深度水解制氨系统改进后应用于电厂SCR脱硝系统的尿素深度水解工艺流程如下。 尿素颗粒由斗提机送入尿素溶解罐，用除盐水或水解液进行溶解，配置成浓度约20%，温度40 ℃的尿素溶液，由尿素溶液输送泵送入尿素溶液储罐。尿素溶液由给料泵从尿素溶液储罐输送至热交换器，经水解液预热后进入水解器上部的板式塔，然后进入水解器。在水解器中，控制一定的温度压力，尿素彻底水解变为氨气和二氧化碳，以气态方式从水解器顶部进入板式塔后，进入氨气缓冲罐。而含有微量尿素的水解液从水解器底部进入分离器，经过蒸汽再次加热，将水解液中残留的尿素进一步分解，氨气进入气氨缓冲罐，水解液进入热交换器与尿素溶液换热后，经过板式水冷器冷却，排入水解液缓冲罐备用。尿素深度水解工艺流程图如图1所示。 2 尿素深度水解系统组成 尿素深度水解制氨系统主要由尿素存储车间、斗式提升机、尿素溶解罐、尿
氧化铝催化尿素水解合成氨使其安全使用于电厂烟道气的处理 摘要 背景：氨气可以提高静电除尘器除去锅炉中由于燃料的燃烧而产生的粉煤灰的效率。目前，氧化铝催化尿素水解制氨用于烟道气的处理已经处于研究阶段。 结果：研究了温度、催化剂和初始浓度对转化率的影响，结果表明转化率随着温度的上升呈指数增长，催化剂的添加和氨初始浓度的增加促进了转化率的增大。实验在不同的催化剂用量下进行，找到了在特定的原料浓度下最适宜的催化剂用量。 结果：对反应动力学的研究表明了反应时间对尿素制氨效率的影响。使用氧化铝时，催化尿素水解反应可以作为一级反应，同时测定了不同温度下反应的反应常数和活化能。 关键字：氨；尿素；尿素水解；催化剂；氧化铝；处理烟道气 引言 人口的增长和工业的发展都需要可持续的电力，当今社会主要依靠热发电站的煤燃烧来生成电。然而，煤的燃烧导致大量灰烬、粉煤灰的生成。粉煤灰微粒在烟道气中以悬浮体的形式存在，导致周围环境中浮游粒子状物质（SPM）的增长。因此，为保护环境，减少SPM 的排放变得十分必要。为了达到这个目的，使用了几个污染控制装置例如旋风分离器、袋式过滤器和静电除尘器（ESPs）。然而旋风分离器和袋式过滤器都有它们各自的缺点，ESPs是最广泛应用于热发电站来降低SPM排放的装置，主要是由于（1）它可以以较高的效率除去粒子（<0.01 m）。（2）可以在大范围的温度内操作。（3）对腐蚀性的周围环境具有一定的适应性。 在早些时候就证明出可以通过以下方法来提高ESPs的效率：（1）改变原料煤的特性。（2）增加收集版的面积。（3）使用湿的ESPs来减少二次夹带。（4）增加或减小气体温度。（5）添加化学物质来改变烟道气或ESP中的电气条件。然而大多数方法在热发电站中是很难实行的，主要由于：（1）原料煤的约束条件（进口、洗煤、环境问题的花费）。（2）添加较大面积的收集板要求更多的空间和花费。（3）安装和操作湿的EPS的费用太高，更不用说考虑在灰中形成的块状物和建筑材料的老化问题。 在这种情况下，烟道气的处理变得不可避免，包括在烟道气中添加化学添加剂来提高ESPs收集灰烬的效率。基于对关键文献的回顾，已经发现了FGC的几个优点：（1）和ESPs 相比花费更少（2）需要更少的时间（3）可以更灵活多变的使用，可以改变一些反应参数（例如煤的特性、锅炉负荷、ESP的电压和电流），SPM可以很容易地通过改变FGC催化剂的用量从而达到要求的水平。这些催化剂对于提高烟道灰/粉煤灰粒子的表面导电特性非常有帮助，有助于提高ESP灰烬收集效率。 氨气和SO3是使用最广泛的烟道气处理剂，一个特定的处理剂的效果取决于粉煤灰的组成。对于氨气有利于火力发电厂中烟道气的处理这一结论，人们已经知道很长时间了。一个廉价的替代物-氨的添加不仅仅可以提高沉淀器的性能，而且可以使反应迅速发生。氨可以以无水液体或水溶液的形式获得，但是无论哪种方法安全问题都非常重要。日常供应大型工业设备的氨用量是非常大的，而且现场需要大容量储存器。氨气属于危险气体，在很多地方大量的储存氨气，例如靠近城市人口中心，是非常不受欢迎的。在氨气运输和操作过程发生过数起导致死亡的事故，在很多地方也规定了关于氨气的限制条件。 有几个用来生产氨气的化学方法，其中三个最常用的是Haber-Bosch方法，间接电化学分离方法，尿素分解方法。Haber-Bosch方法是在高温（475℃）高压（20Mpa）催化剂条件下使用气态的氢气和氮气合成氨，这是大规模的工业生产方法。然而，它需要严格的条件而且尚未证实当流量低于1t/h时在技术上或者经济上是可行的；电化学分离已经被提议在半导
目录 一、概述 (2) 二、技术介绍 (2) 2.1尿素水解制氨技术 (2) 2.2尿素热解制氨技术 (3) 三、应用现状 (4) 3.1尿素热解技术 (4) 3.2 尿素水解技术 (5) 四、投资、运行费用比较 (6) 4.1设备投资、安装费用比较 (6) 4.2 运行费用比较 (6) 五、结论 (6)
关于尿素水解制氨和尿素热解制氨的工艺介绍 及技术、经济比较 一、概述 “十二五”期间国内建设了大量的烟气脱硝装置，其还原剂制备系统主要由液氨蒸发、氨水汽化、尿素制氨三种方式，随着国内民众和企业安全意识的加强，加上国内危化品运输、储存、使用事故层出不穷，尿素制氨技术因其不需要装卸、运输、储存危险化学品、装置占地面积小、运行安全稳定可靠，逐渐成为电厂选择脱硝还原剂制备系统的主流技术。 尿素是氨的理想的来源。尿素(CH4N2O)为无毒无味的白色晶体或粉末，是人工合成的第一个有机物，广泛存在于自然界中，其理化性质较稳定，应用于农业及工业领域，其运输和储存和管理均不受国家和地方法规的限制。尿素是一种稳定、无毒的固体物料，对人和环境均无害；可以被散装运输并长期储存；不需要运输和储存方面的特殊程序，它的使用不会对人员和周围社区产生不良影响。但固体颗粒尿素容易吸湿，当空气中的相对湿度大于尿素的吸湿点时，它就吸收空气中的水分而潮解，尿素在储存过程中极易吸潮板结，需采取措施防止吸湿结块的情况发生。 尿素制氨技术中根据其反应机理和核心反应设备的不同分为尿素水解制氨和尿素热解制氨二种技术。先分别介绍及对比如下： 二、技术介绍 2.1尿素水解制氨技术 尿素水解制氨工艺的原理是尿素水溶液在一定温度下发生水解反应，生成的气体中包含氨气和二氧化碳。其化学反应式为： NH 2-CO-NH 2 ＋ H 2 O → 2NH 3 ↑＋ CO 2 ↑ 尿素水解制氨系统由1）尿素颗粒储存和溶解系统、2)尿素溶液储存和输送系统及3)尿素水解系统组成。
1、技术要求 1.1 系统概述 尿素水解法制氨系统包括尿素储存间、斗提机、尿素溶解罐、尿素溶液给料泵、尿素溶液储罐、尿素溶液输送装置、尿素水解反应器及控制装置等。 尿素储存于储存间，由斗提机输送到溶解罐里，用除盐水将干尿素溶解成约50%质量浓度的尿素溶液，通过尿素溶液给料泵输送到尿素溶液储罐。尿素溶液经由输送泵进入水解反应器，水解反应器中产生出来的含氨气流送至反应区，被热风稀释后，产生浓度小于5%的氨气进入氨气—烟气混合系统，并由氨喷射系统喷入脱硝系统。系统产生的蒸汽冷凝水回收至疏水箱中，作为系统冲洗及溶液配置用水。系统排放的废氨气由管线汇集后从废水池底部进入，通过分散管将氨气分散入废水池中，利用水来吸收安全阀排放的氨气。 卖方所设计的尿素制氨工艺应满足：还原剂的供应量能满足锅炉不同负荷与脱硝效率的要求，调节方便、灵活、可靠。尿素储存区与其他设备、厂房等要有一定的安全防火距离，并在适当位置设置室外防火栓，设有防雷、防静电接地装置。尿素制氨工艺应配有良好的控制系统。 尿素溶解罐、尿素溶液储罐、尿素溶液输送装置、尿素水解反应器等为2台机组的SCR系统公用。 1.2 主要设备 (1) 尿素储存间 卖方为买方设计一个尿素储存间，尿素颗粒储存间的容量按两台机组脱硝系统设计工况下连续运行5d（每天按24h计）所需要的尿素用量来设计。 (2) 尿素溶解罐 设置一座不锈钢材质的尿素溶解罐，每只尿素溶解罐配1台斗提机。将尿素输送到溶解罐。在溶解罐中，用去除盐水制成约50%的尿素溶液。当尿素溶液温度过低时，蒸汽加热系统启动使溶液的温度高于80℃（确保不结晶）。材料采用SS304不锈钢。有效容积按2台锅炉BMCR工况下1天的用量设计。 尿素溶液给料泵为不锈钢本体，碳化硅机械密封的离心泵，设两台泵一运一备，并列布置。此外，溶液给料泵还利用溶解罐所配置的循环管道将尿素溶液进行循环，以获得更好混合。
尿素热解和水解的区别 性报告 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998
尿素热解和水解的区别性报告 一、背景 SCR技术中还原剂NH3的来源有3种：液氨（anhydrous Ammonia）、 氨水（Aqueous Ammonia）和尿素（Urea）。由于液氨是危险化学品，随着国家对安全的日益重视，逐渐出台一系列相关的限制措施，使得电厂在用液氨时会在审批、工期、占地等诸多方面受到越来越多的制约，投运后通过环保验收的程序也较为繁琐；氨水也因为其运行成本居高不下而受到应用的局限。作为无危险的制氨原料，尿素具有与液氨相同的脱硝性能，是绿色肥料、无毒性，使用完全，因而没有法规限制，并且便于运输、储存和使用。目前在国内SCR脱硝采用尿素为还原剂已经成为一种趋势，并逐渐成为主流，尤其是在一些重点区域和离居民区较近的城市电厂，已有了越来越多的应用。 二、尿素热解和水解技术简述 尿素制氨工艺的原理是尿素水溶液在一定温度下发生分解，生成的气体中含二氧化碳、水蒸气和氨气。尿素制氨工艺包括尿素水解和尿素热解。尿素水解和尿素热解工艺由于温度压力条件不同，有着不同的化学过程。尿素水解制氨技术 作为应用于脱硝目的的水解技术在1999年开始运用在国外锅炉烟气脱硝工程, 目前这样的技术主要有AOD 法、U2A 法及SafeD eNOx 法三种。 在一定的温度条件下尿素能水解生成氨和二氧化碳。主要反应式:CO (NH2 ) 2 + H2O = 2NH3 + CO2 尿素水解制氨工艺： 用溶解液泵将约90℃溶解液送入尿素溶解槽, 颗粒状尿素经斗式提升机输送到尿素溶解槽,经搅拌后, 配制成浓度约40% ~ 50% (w t)的尿素
尿素水解制氨在电厂中的应用 摘要：随着经济不断发展，带动我国各行业快速发展。在电厂生产运行过程中，电厂中的烟气脱硝工艺受到广泛重视，尤其是随着科学技术的飞速发展，针对电 厂烟气脱硝工艺不断研发。而氨气作为烟气脱硝的重要还原剂，氨气的获取主要 是通过氨水、液氨、尿素等集中原材料中获取。应用尿素作为原材料，采用尿素 水解制氨工艺，能够有效降低安全隐患风险，鉴于此，文章简要结合尿素水解制 氨在电厂中的应用展开相关论述。 关键词：尿素水解制氨；电厂；应用 1引言 氮氧化物是破坏大气环境形成酸雨的重要污染物，根据国家环保标准要求新 建的电站锅炉必须配备脱NO的相关设备，已建成进行投运的电站锅炉也需要及 时进行改造，增设脱硝装置，烟气脱硝技术涉及SCR和SNCR。两种烟气脱硝技 术还原剂都可以是液氨、氨水及尿素，液氨属于危险品，在运输和储存过程中具 有一定的危险性和局限性，但其投资成本低，一般在条件允许情况下，液氨作为 还原剂应用尤为广泛，用氨水作为还原剂，安全性相对较高，但其运输和储存成 本高，经济性较差。尿素水解技术主要应用于化工行业，其易于运输和储存，尿 素溶液制备设备、水解或热解设备占地面积小，尿素热解和水解制氨技术比液氨 方案和氨水方案安全性高，因而逐步应用在电站锅炉烟气脱硝项目中，有效降低 厂用电，在烟气脱硝项目中作为制作还原剂具有重要优势，不断提高电厂的生产 效率。 2尿素水解制氨工艺分析 尿素水解制氨的工艺原理在于是在一定温度环境下，尿素水溶液会发生水解 反应，进而产生氨气。其工艺的构成主要是尿素颗粒储存和溶解输送系统及尿素 水解系统等方面，该工艺被广泛应用到各地电厂中，有利于进一步提升电厂的生 产效率，有效降低电厂的生产污染等方面。在使用运输车辆将尿素运输至尿素溶 液制备区后，将其存储在尿素储仓间备用。在配制尿素溶液的过程中，主要是需 要将溶液放入溶解罐中，通过加热系统加热到一定温度，通过运用循环搅拌的方式，进一步促使材料的充分溶解。在尿素溶液溶解完毕后，将其运输至尿素溶液 储罐中，通过加热盘管，将尿素的溶液温度控制在50℃~70℃，进一步避免温度 过低而导致尿素结晶的现象发生。 尿素水解制氨工艺中的尿素催化水解系统需要通过压力及温度的有效控制， 在催化剂的作用下，进而促使尿素溶液发生水解，并且在此过程中产生二氧化碳、水蒸气混合气、氨气等，具有一定脱销作用，将其应用到电厂中，能够进一步提 高电厂的运行效率，推进相关电厂脱销进程。 3尿素水解制氨在电厂中的具体应用分析 3.1尿素催化水解系统分析 尿素催化水解制氨系统主要是将浓度约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一定的水解反应，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中混合，将氨浓度稀释至5%以下，进入SCR反应器内进行一定的脱硝反应。 烟气脱硝主要反应方程式如下： 4NO+4NH3+O2→N2+6H2O
2018年国家技术发明奖提名项目 公示内容 一、项目名称：尿素热解制氨关键技术及其产业化 二、提名单位意见： 大气污染物治理一直是环境保护领域的重点，其中氮氧化物的安全高效脱除是一个难点。该项目通过系统研究，掌握了尿素热解制氨核心参数，开发了独立的工艺计算软件包，发明了尿素热解制氨装置，形成了尿素热解制氨关键技术，实现了产业化。该项目打破了国外技术垄断，作为自主知识产权技术，有效降低了国内应用烟气脱硝工程的成本，促进了国内环保产业的发展。 项目获得了多项原创性成果，技术经济指标先进；获授权发明专利10项，实用新型专利8项。项目成果作为一种先进的在线制氨技术，可以在多个领域进行液氨脱硝替代，应用前景广阔。成果已实现产业化并应用于烟气脱硝、除尘等工程。项目获得了媒体、同行和用户的高度评价，取得了较大的经济和社会效益。 该项目于2015年获北京市科学技术奖二等奖，对照国家技术发明奖授奖条件，提名该项目申报2018年国家技术发明奖二等奖。提名单位：北京市科委。 三、项目简介： 大气污染物治理一直是环境保护领域的重点，其中氮氧化物的安全高效脱除是一个难点。传统方法采用液氨为原料，产生氨气作为减排氮氧化物的还原剂。但是液氨属于危险化学品，超过10t即为重大危险源，其在运输、储存和使用时都有可能发生危险，国内曾经发生过多起液氨事故，造成重大人身伤亡。采用尿素为制氨原料可以达到与液氨相同的脱硝性能，无毒且使用安全。尿素脱硝技术可作为一项普遍适用的氮氧化物治理技术应用于大气环保领域。
但长期以来，尿素热解制氨技术被国外所垄断。因无有效竞争，致使国内采购尿素热解制氨装置的费用一直居高不下，还要交纳高昂的技术使用费，其价格很大程度上决定着烟气脱硝工程造价，制约着国内烟气脱硝工程的实施。在此背景下，中国大唐集团公司统筹规划，大唐环境产业集团股份有限公司具体牵头，联合东南大学、大唐洛阳热电有限责任公司组成产学研合作团队，对尿素热解制氨关键技术进行了自主攻关。 项目从“基础理论”、“小型试验”、“中试试验”、“计算机CFD模拟”、“示范工程”和“商业化应用”六个方面进行研究，掌握了尿素热解制氨核心参数，开发了独立的工艺计算软件包，发明了尿素热解制氨装置，形成了尿素热解制氨关键技术，实现了产业化。项目获授权发明专利10项，实用新型专利8项。主要技术发明点如下： （1）提出了一种尿素热解反应中引导气流形成二维流场的方法，发明了一种尿素热解反应器装置。通过特殊的流场结构，可以防止尿素溶液粘避结晶，雾化分解效率高。 （2）揭示了尿素溶液热解传热传质过程，定性定量得出了能量条件，开发了物料及能量平衡计算软件，通过了多套工程的验证，完全可以指导实际工程应用。 （3）发明了逆流式尿素热解制氨装置及方法；发明了蜗壳进气旋流式尿素热解制氨装置及方法；发明了切圆进气式尿素热解制氨装置。实现了多种尿素热解制氨技术方案的联合应用，提高了适用性。 （4）揭示了尿素溶液液滴在热解炉内部的时程关系和运动规律，发现了热解炉内循环回流区的存在，提出了避开内循环回流区的方法，解决了尿素溶液回
火电厂尿素水解系统与液氨系统的区别 随着全球经济的高速发展，煤的开发利用已经给环境带来了严重污染，特别是燃煤电厂锅炉排放大量的硫氧化物和氮氧化物更进一步加剧了环境恶化。我国是以燃煤发电为主的发展中国家，伴随着发电行业的快速发展，燃煤电厂NOx的排放迅速增加。2011 年9 月21 日，《火电厂大气污染物排放标准》正式出台。对NOx 污染物排放标准提出了更加严格的要求。因此，近年来，国内火电厂增加脱硝工程，在此之前脱销还原剂采用传统的液氨制备，如今也正有被采用更安全的尿素制备所取代的趋势。 目前控制氮氧化物排放的主流技术主要是选择性催化还原法（SCR），SCR主要的反应原理是利用还原剂氨在适当温度下和烟气中的NOX反生化学反应，以去除烟气中的氮氧化物。目前，SCR脱硝系统的还原剂有三种：液氨、氨水和尿素。其中最常用的是液氨和尿素。 由于液氨是危险化学品受到越来越严格的监管，从运输、储存、到使用，有许多严格的限制，而且各地不时发生的液氨泄漏和交通事故也让用户对它敬而远之，在人口密集、和靠近饮用水源的大城市和地区，越来越多的电厂脱硝系统开始倾向于选用安全的尿素作为还原剂。 作为无危险的制氨原料，尿素具有与液氨相同的脱硝性能，完全没有危险和法规限制，可以方便的被运输、储存和使用。本文将从还
原剂的特性、技术、经济、安全等方面对液氨和尿素作为SCR脱硝系统还原剂进行分析和对比。 1、还原剂为液氨和尿素的基本特性 比较SCR 技术是还原剂（NH3、尿素）在催化剂作用下，选择性地与NOx 反应生成N2和H2O，而不是被O2所氧化，故称为“选择性”。 主要反应如下： NO + NO2 + 2NH3→2N2 + 3H2O 4NO + 4NH3 + O2→4N2 + 6H2O 1.1 液氨的基本特性 （1）氨为无色气体，有刺激性恶臭味。 （2）氨气与空气会形成爆炸性混合物，在浓度为16% ～ 25%时，明火会产生爆炸。 （3）氨是有毒物质，为GB12268 － 90 规定的危险品，会导致人急、慢性中毒，严重时可致人死亡。储存量超过40 t，则属于重大危险源，被纳入国家安全监察机构重点监控范围。 （4）液氨的运输与储存有严格的标准规定，这使得液氨的运输费用很高。液氨储罐与周围的道路、厂房、建筑等的防火间距不允许少于15 m。 1.2 尿素的特性 尿素是白色或浅黄色的结晶体，易溶于水，在高温（350 ～650 ℃）下可完全分解为NH3。因尿素在运输、储存中无需安全及危险性的考虑，从本世纪初开始，尿素越来越多的应用于SCR 系统，
“大型燃煤电厂烟气脱硝用尿素水解制氨技术及成套装置” 专家评审会成功召开 2013年3月2~3日，中国电力企业联合会在成都市主持召开了“烟气脱硝用尿素水解制氨技术及其成套装置在大型燃煤电厂应用”的专家评审会，专家小组由来自电力和化工行业的15名专家组成。专家组考察了安装在国电金堂电厂（2×600MW）的烟气脱硝用尿素水解制氨装置的运行情况，听取了成都锐思环保工程有限公司关于该技术和成套装置的研究报告、北京国电龙源环保工程有限公司和国电环境保护研究院关于装置在国电金堂电厂和国电内蒙东胜电厂的投运情况报告、上海电力学院关于《尿素水解制氨反应器材质腐蚀性能评价试验》报告及西安热工研究院关于《烟气脱硝用尿素水解制氨装置水解制氨能力》的检测评价报告。与会专家对该项技术及其成套装置的投运情况给予了高度肯定。 该项技术及成套装置是国家科技部批复的高技术研究发展计划（863计划）配套研发项目，2013年也已列入了中电联节能环保分会第一批节能环保推广应用课题计划项目。 该项技术是采用尿素作为烟气脱硝还原剂的氨源，利用电厂辅汽作为热源，就地将尿素溶液转化成脱硝所需要的还原剂氨气。该项技术解决了采用液氨工艺的原材料运输、储存和使用的安全问题以及采用尿素热解工艺的高能耗、高物耗问题。该项技术及其成套装置的研发历时5年，经历了实验室试验、中式缩小装置试验到大型燃煤机组实际运行三个阶段，解决了传统尿素水解制氨工艺的堵塞、腐蚀和跟随机组响应等关键问题。该项技术以前均为国外企业所垄断，转让技术费高，增加了我们脱硝的成本及对脱硝核心技术的掌握。
由成都锐思环保公司研发的该项技术及其成套装置拥有自主知识产权，填补了国内空白，并在国电金堂电厂（2×600MW）、国电内蒙东胜电厂（2×330MW）和云南宣威电厂（6×300MW）成功应用。其成套装置采用撬装化模块设计，实现机电一体化，布置紧凑，大部分调试在设备厂出厂前完成，现场安装、调试、操作简便、运行可靠。 积极开发具有自主知识产权的火电厂烟气脱硝技术具有非常重要的现实意义，通过高效合理的方法制备需要的还原剂氨气是实现高效脱硝的先决条件。因此，开发具有自主知识产权的高效尿素水解制氨技术及其成套装置对促进环保事业的可持续、协调发展都具有重要的意义。
编号：AQ-JS-00035 ( 安全技术) 单位：_____________________ 审批：_____________________ 日期：_____________________ WORD文档/ A4打印/ 可编辑 脱硝SCR液氨站改尿素制氨 技术探讨 Discussion on ammonia production from urea instead of SCR liquid ammonia station
脱硝SCR液氨站改尿素制氨技术探 讨 使用备注：技术安全主要是通过对技术和安全本质性的再认识以提高对技术和安全的理解，进而形成更加科 学的技术安全观，并在新技术安全观指引下改进安全技术和安全措施，最终达到提高安全性的目的。 摘要：近年来,由于尿素制氨比液氨法具有更高的安全性,在SCR 脱硝新建或改造项目中,液氨站越来越多地被尿素制氨系统取代.本文以辽宁某电厂为例,探讨与对比了尿素热解与尿素催化水解两种尿素制氨技术.从电厂长期运行角度来说,尿素催化水解制氨法更具有经济性. 选择性催化还原法(SelectiveCatalyticReduction,SCR)是目前脱硝最常用的技术手段，它应用广泛、效率高、技术成熟。SCR常用的还原剂有三种，液氨、尿素和氨水。其中，氨水投资成本最高，液氨最低，且液氨法的脱硝运行成本也最低。因此，目前燃煤电厂投运的SCR烟气脱硝中常采用液氨作为还原剂。但是，随着科技与社会的发展，安全生产更受重视，液氨泄露的危险因素逐渐成为还
原剂选择时的重要考虑因素。而尿素作为无危险的制氨原料，可以被方便地运输、储存和使用。相应的，尿素热解制氨和尿素水解制氨技术就得到了更多的推广和应用。 由于国家要求在2020年之前对燃煤电厂全面实施超低排放和节能改造，其中氮氧化物排放浓度需满足不超过50mg/Nm3，各燃煤电厂先后进行了超低排放改造。辽宁某电厂于2013年为3#、4#机组（2×350MW）配置了烟气脱硝系统，采用液氨作为SCR工艺还原剂。借此超低排放改造的契机，也为了进一步满足工厂安全生产的要求，该电厂决定将原液氨站拆除，改造为尿素制氨系统，为3#、4#机组烟气脱硝系统提供所需的还原剂氨。 1工艺介绍 1.1尿素热解制氨工艺 尿素热解制氨工艺，是从空预器处引出约1%总风量的锅炉一次风或二次风(约300℃)。在一次风或二次风压力低的情况下，需用高温风机输送。由于热解需要在约350～650℃下进行，一次风或二次风需再次经过电加热器的加热。经过加热后的热风温度达到热解需
尿素热解和水解的区别性报告 一、背景 SCR技术中还原剂NH3的来源有3种：液氨(anhydrous Ammonia、氨水(Aqueous Ammonia和尿素(Urea)。由于液氨是危险化学品，随着国家对安全的日益重视，逐渐出台一系列相关的限制措施，使得电厂在用液氨时会在审批、工期、占地等诸多方面受到越来越多的制约，投运后通过环保验收的程序也较为繁琐；氨水也因为其运行成本居高不下而受到应用的局限。作为无危险的制氨原料，尿素具有与液氨相同的脱硝性能，是绿色肥料、无毒性，使用完全，因而没有法规限制，并且便于运输、储存和使用。目前在国内SCR兑硝采用尿素为还原剂已经成为一种趋势，并逐渐成为主流，尤其是在一些重点区域和离居民区较近的城市电厂，已有了越来越多的应用。 二、尿素热解和水解技术简述尿素制氨工艺的原理是尿素水溶液在一定温度下发生分解，生成的气体中含二氧化碳、水蒸气和氨气。尿素制氨工艺包括尿素水解和尿素热解。尿素水解和尿素热解工艺由于温度压力条件不同，有着不同的化学过程。 尿素水解制氨技术 作为应用于兑硝目的的水解技术在1999 年开始运用在国外锅炉烟气兑硝工程, 目前这样的技术主要有AOD法、U2A法及SafeD eNOx法三种。 在一定的温度条件下尿素能水解生成氨和二氧化碳。主要反应式:CO (NH2 ) 2 + H2O = 2NH3 + CO2 尿素水解制氨工艺： 用溶解液泵将约90C溶解液送入尿素溶解槽，颗粒状尿素经斗式提升机输送到尿素溶解槽,经搅拌后,配制成浓度约40%?50% (w t)的尿素溶液；经搅拌溶解合格的尿素溶液，温度约60C,利用溶解液泵打入尿素溶液槽储存，用尿素溶液泵加压至表压2. 6 MPa送至水解换热器,先与水解器出来温度约200E的残液换热，温度升至185C左右，然后进入尿素水解器进行分解。尿素水解器的蒸汽加热方式分为直接加热和间接加热方式。 直接加热：尿素水解器的操作压力为，操作温度约200C ,水解器用隔板分为9 个小室。采用绝对压力为的蒸汽通入塔底直接加热, 蒸汽均匀分布到每个小室。在蒸汽加
火电厂烟气SCR脱硝 尿素制氨新技术 孟 磊 （大唐科技产业集团有限公司，北京 100079） 摘 要:尿素催化水解制氨技术是一种新的火电厂烟气脱硝尿素制氨技术，具有能耗低、系统响应速率快等显著特点。作者探讨分析了其技术原理、工艺流程、控制策略和运行操作方式，以及技术优势和技术
图1 尿素水解工艺流程示意 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
图2 催化水解系统主要运行参数历史趋势 New Technology for Ammonia Manufacture from Urea by Flue Gas SCR Denitration in Power Plant MENG Lei (Datang Technology Industry Group Co., Ltd, Beijing 100079, China) Abstract: The ammonia manufacture technology of urea catalysis and hydrolyzation is a sort of new technology for ammonia manufacture from urea by flue gas SCR denitration in power plants. It has obvious characteristics in low energy con sumption and rapid speed of system response. The paper probes into and analyzes the technical principle, technological flow, control strategy and operation mode as well as technical advantage and technical economy. The paper presents its application
浅谈脱硝还原剂液氨改尿素水解技术的应用高昕 发表时间：2018-01-14T15:29:40.163Z 来源：《电力设备》2017年第27期作者：高昕 [导读] 摘要：随着国家及地方对安全、环保政策的日益严厉，液氨作为脱硝还原剂存在着较大的安全隐患。 （石家庄良村热电有限公司河北省石家庄市 050000） 摘要：随着国家及地方对安全、环保政策的日益严厉，液氨作为脱硝还原剂存在着较大的安全隐患。而尿素水解制氨进行脱硝无论从工艺上，还是安全性上均有较大优势。本文对尿素水解制氨进行了介绍。 关键词：脱硝；液氨；尿素；水解 引言 SCR烟气脱硝技术是目前脱硝的主流技术。其采用氨气作为还原剂，在催化剂的作用下，将氮氧化物还原成氮气和水，从而达到脱硝的目的。目前，SCR脱硝制氨技术还原剂主要有三种：液氨法、尿素法、氨水法。氨水法因其用量大，运输成本高的缺点，在国内脱硝系统中尚不多见。液氨法以其简洁的工艺和投资运行费用优势而获得普遍应用。但液氨作为脱硝还原剂存在较大的安全隐患。近两年有关液氨泄漏事故频繁发生，导致了重大的人员伤亡及经济损失的后果，从而引起了国家对安全生产的高度重视，使安全生产的经济成本大幅度上升，导致脱硝使用液氨作为还原剂的成本也大幅度上升。 尿素制氨工艺虽然初期投资较高，但尿素是一种无毒无害的固体颗粒，输运、储存安全便利，对环境无害，尤其适用于距离城市、居民区较近的燃煤电厂。因此，火电厂烟气脱硝工程中尿素水解制作还原剂越来越受到重视。同时根据《火力发电厂烟气脱硝设计技术规程》DL/T 5480-2013中1.0.8 条的规定：位于大中城市及近郊区的电厂，宜选择尿素作为还原剂。因此，出于对脱硝系统安全性、危险性以及当前形势和现状，脱硝系统液氨改尿素工程的工作是非常必要的。 1 尿素制氨技术 尿素制氨工艺包括尿素水解和尿素热解。尿素水解和尿素热解工艺由于温度压力条件不同，有着不同的化学过程。 1.1尿素水解制氨原理 尿素水解技术是将饱和蒸汽通入水解器中的盘管对其加热，再通过盘管对反应器中的尿素溶液进行加热，当达到一定温度（140℃～160℃）、一定压力（0.4MPa～0.6MPa）的条件下，一定浓度（40%～60%）的尿素溶液在水解器中分解产生氨气、二氧化碳及水蒸汽，混合气以产品气和脱硝系统稀释风加热稀释后作为火电厂脱硝工艺的还原剂。 1.2尿素热解制氨原理 尿素热解技术是将经过计量分配系统后的尿素溶液由雾化喷射器喷入绝热分解室，在分解室内，利用从热一次风来的稀释风并辅以电加热器，在350～700℃温度下，完全分解雾化的尿素液滴，生成的分解产物为氨气和二氧化碳,分解产物经由氨喷射系统进入脱硝烟道。 1.3尿素水解与热解的比较 就公用系统部分( 尿素车间) 而言，尿素水解与热解制氨工艺的尿素车间大致相同，均需要尿素颗粒储存、尿素溶液配制、溶液储存及输送等环节。但由于尿素热解后分解成一个氨分子和一个异氰酸分子，而异氰酸在热解室的环境条件下难以分解为氨气，故热解系统尿素转化为氨的转化率较水解系统低。尿素热解技术的主要问题是其消耗的能量大，运行成本偏高。由于热解炉内流场、温度分布不均导致热解炉内尿素转化率低，副反应复杂，尿素消耗量大。因此，尿素水解制氨工艺更具经济性。 2 尿素水解制氨工艺 尿素的供应由运输卡车或罐车运送至尿素储存间存放，把干尿素通过气力输送设备或斗提机送入至尿素溶解罐。尿素在溶解罐中与除盐水或蒸汽疏水混合、加热、均匀搅拌，确保尿素的完全溶解(40～60％的尿素溶液)；经搅拌溶解合格的尿素溶液, 温度约60℃, 利用尿素溶液输送泵打入尿素溶液槽储存, 用尿素溶液循环泵加压送至水解换热器, 经饱和蒸汽通过盘管间接加热，在一定温度、压力下分解成氨气和二氧化碳，从水解反应器出来的产品气被热稀释风稀释成小于5%的氨气，由氨喷射装置喷入脱硝装置与烟气中的NOx 反应。该系统主要包括: 2.1尿素颗粒储存及溶解系统 尿素颗粒输送至尿素溶解罐中，用除盐水或疏水将尿素颗粒溶解、配制成40-60%的尿素溶液。配制时采用尿素溶液输送泵将溶液由溶解罐底部抽出返回上部进行循环，使溶液更好地溶解混合。溶解罐中装有盘管式加热器，当罐中溶液温度低时，开启加热蒸汽进行加热，防止结晶。尿素颗粒储存及溶解系统包括尿素溶解罐、上料系统、尿素溶液输送泵、搅拌器、排风扇等。 2.2尿素溶液储存和给料系统 尿素溶液储存和给料系统负责将配制好的尿素溶液的储存、以及将尿素溶液由尿素溶液给料泵输送至水解反应器。储罐本体采用304不锈钢。储罐为立式平底结构，装有液位计、温度计、蒸汽加热装置(保证溶液温度高于结晶温度15℃以上)等。储罐基础为混凝土结构，罐体外实施保温。包括尿素溶液储罐、尿素溶液给料泵、蒸汽加热等设备。 2.3水解系统 尿素水解系统包括尿素水解反应器模块、计量模块等。水解反应模块由一个钢结构底座、水解反应器、电气控制柜、仪表阀门、安全阀等组成的撬装设备。浓度约40-60%的尿素溶液被输送到水解反应器内，加热蒸汽通过盘管的方式进入水解反应器，加热蒸汽不与尿素溶液混合，通过盘管回流，冷凝水回收至疏水箱。水解反应器内的尿素溶液气液两相平衡体系的压力约为0.5~0.6MPa，温度约为 120~155℃。对于50%的尿素溶液进料情况下，水解反应器中产生出来的含氨气流约包含37.5%的氨气、18.7%的二氧化碳和43.8%的水蒸气，这些含氨气流首先进入计量模块，然后被加热的稀释风混合，最后进入SCR反应器进行反应，以除去烟气中的NOx。 2.4氨/烟气混合均布系统 由于尿素水解法稀释空气温度至少120℃，由于温度的上升，导致所需的实际稀释风量远大于原有液氨法制氨所需的稀释风量，因此需根据流场模拟结果对原有AIG喷氨格栅氨喷射系统进行改造，能根据烟气不同的工况进行调节，以适应机组运行要求。 每台SCR反应器设置AIG喷氨格栅，由氨/空气混合系统来的混合气体喷入位于烟道内的AIG喷氨格栅处，在注入AIG喷氨格栅前设手动调节阀，在系统投运时可根据烟道进出口检测出的NOx浓度来调节氨的分配量，调节结束后严禁随意调整。
辽宁中电投本溪热电厂“上大压小”新建项目23350MW超临界燃煤发电机组氨系统招标文件 辽宁中电投本溪热电厂“上大压小”新建项目 （23350MW）燃煤超临界供热机组 氨系统招标文件 2016年4月
脱硝装置 （受场地限制，本工程预留场地为27m314m空间，请投标厂家按此进行布置，具体场地见附件） 1.1 概述 1.1.1本采购规范适用于中电投本溪联产新建工程同步建设SCR脱硝装置及其辅助设备的功能设计、结构、性能、制造、和试验等方面的技术要求，采购规范所提及的要求和供货范围都是最低限度的要求，并未对一切技术细节作出规定，也未充分地详述有关标准和规范的条文，卖方保证提供符合本采购规范和工业标准的功能齐全的优质产品及其相应服务。 1.1.2本采购规范所述系统仅供参考，卖方提出更优化的设计方案，经买方确认后采用。卖方对系统的拟定、设备的选择和布置负责，买方的要求并不解除卖方的责任。 1.1.3采用选择性催化还原法（SCR）脱硝装置，催化剂层数按“3+1”方式配置，在设计煤种及校核煤种、锅炉最大连续出力工况（BMCR）、处理100%烟气量条件下脱硝效率不小于88％。 1.1.4卖方具备3台以上350MW级及以上机组选择性催化还原法（SCR）脱硝装置3年以上成功运行的业绩。 卖方对脱硝系统成套设备（含辅助设备、附件等）负有全责，即包括分包（或对外采购）的产品。分包（或对外采购）的产品制造商事先征得买方的认可。对于卖方配套的控制装置，仪表设备，卖方考虑和提供与DCS控制系统的接口并负责与DCS控制系统的协调配合，直至接口完备。 采用选择性催化还原法（SCR）脱硝装置，不设旁路烟道（锅炉35%BMCR工况脱硝入口烟气温度不低于300℃），脱硝效率按88%设计供货，催化剂按“3+1”层进行布置（即初装三层，预留一层），并提供相应数据。在设计煤种及校核煤种、锅炉工况（35%-100%BMCR）、处理100%烟气量条件下脱硝效率不小于88%。卖方对脱硝系统成套设备（含辅助设备、附件等）负有全责，包括分包（或对外采购）的产品。分包（或对外采购）的产品制造商事先征得用户的认可。对于卖方配套的控制装置、仪表设备，卖方考虑和提供与DCS控制系统的接口并负责与DCS控制系统的协调配合，直至接口完备。卖方负责其提供的脱硝系统的工艺系统设计、设备选
尿素水解制氨工艺在烟气脱硝中的应用 发表时间：2018-10-14T10:20:34.797Z 来源：《电力设备》2018年第18期作者：刘文龙 [导读] 摘要：我国经济快速发展，各行业的发展由于科学技术的介入，也是发展非常迅速，尤其是电力行业的发展。 （国电库车发电有限公司新疆阿克苏 842000） 摘要：我国经济快速发展，各行业的发展由于科学技术的介入，也是发展非常迅速，尤其是电力行业的发展。某电厂2×330MW机组脱硝还原剂现采用尿素，尿素作为原料制取氨气相对于氨水及液氨安全性较高，且运行稳定可靠，具有较高的推广价值。 关键词：尿素水解制氨工艺；烟气脱硝；应用 引言 电力行业发展至今已经有了相当的规模和先进的科学技术水平。同时为国家经济做出突出贡献。现有烟气脱硝工程中还原剂在液氨、氨水、尿素中进行选择，液氨和氨水都是有毒物质，其运输和储存都属于重大危险源，具有较大的安全风险。 1尿素制氨工艺 尿素制氨的工艺原理是尿素水溶液在一定温度下发生分解，生成气体二氧化碳、水蒸气和氨气，尿素制氨工艺主要有两种：热解法和水解法，尿素热解和水解工艺是由于温度压力条件不同，有着不同化学过程。水解法是将尿素以水溶液的形式加以分解，热解法是直接快速加热雾化后的尿素溶液进行分解。 2尿素水解工艺系统简介 尿素水解制氨工艺主要由尿素颗粒储存和溶解输送系统、尿素水解系统组成，尿素溶解及输送系统尿素采用袋装（50kg，总氮≥46.4，粒径范围1.18～3.35mm，执行《尿素标准》（GB2440-2001），尿素通过运输车运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。蒸气盘管加热系统启动使溶液保持在一定的温度，提供尿素溶解所需的热量，尿素溶液在配制过程中可通过开启尿素溶液混合泵将尿素溶液进行循环搅拌，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，使尿素溶液保持在一定的温度（50℃～70℃），此时防止因温度过低造成尿素结晶。 3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中混合，将氨浓度稀释至5%以下，最后进入SCR反应器内进行脱硝反应。 4尿素水解制氨工艺在烟气脱硝中的应用 4.1尿素供应系统优化措施 尿素供应采用人工拆袋、间断供应方式，尿素溶液储存罐液位较高时停止供应，液位低时拆袋供应。工人在供应前先将袋装尿素集中在斗提机下料口周围，然后拆袋，在人工投料过程中容易存在将袋绳及其他杂物掉入斗提机内的情况。为了防止尿素溶液管道堵塞，在尿素溶液混合泵前加装滤网，定期进行清理，可有效防止因尿素溶液堵塞造成系统停运，也可防止杂质混入水解模块，影响制氨效率。通常尿素供应只有一套斗提机加注尿素的设备，当斗提机出现故障或大修时，不能满足尿素的正常供应，故在尿素溶解罐的上部另设计一个人工加注口，在斗提机不能正常使用时可保证机组正常尿素供应。 4.2尿素溶液室外输送管道的防冻措施 尿素制备区与尿素水解区距离约400米，锡林浩特冬季室外最低温度可达-42℃，为防止尿素在管道内结晶，管道伴热采用蒸气伴热和电伴热，正常运行时用蒸气伴热，在蒸气伴热出现故障时采用电伴热。伴热的可靠性对输送管路正常运行至关重要。 4.3催化水解排污处理措施 尿素及催化剂含有杂质及反应过程中产生的污染物，所以需要定时清理反应器中的固体、沉积物和其他污染物，使其保持至最小值。排污时间及频率：1）反应器废水排污建议排污时间2分钟，每周进行1次，将反应器底部杂质排净；2）反应器表面排污建议排污时间2分钟，每3周进行1次，将反应器表面杂质排净。根据化验尿素废水水质，可将尿素废水排至锅炉零米煤泥水池，1周产生废水约10m3，尿素溶液呈中性，不会对煤泥水系统产生腐蚀作用。 4.4管道气体置换措施 氨气爆炸极限为15.7%～27.4%，其火灾危险性属乙类2项物品。对于电厂，在机组初次投运脱硝供氨系统时，喷氨管道需先进行惰性气体（氮气）置换，防止管路中的氨气浓度达到爆炸极限。当供氨管路及箱罐存在检修工况时，也必须进行惰性气体置换，防止由于氨气浓度处于极限浓度范围，导致爆炸现象发生。紧急关机时，必须及时手动吹扫氨气管线，停机后必须及时手动吹扫废气管线，以防止氨气在管路中凝结堵塞管路。 5催化水解特点 （1）能耗低、能耗成本低。调试期间，水解系统平均每产生1kg氨气消耗4.12kg参数为1MPa，180℃的饱和蒸汽，每公斤氨气耗能8296.9kJ，蒸汽按电厂外销价格每吨51元人民币计算，则水解制氨每公斤氨气能耗成本为0.21元人民币；调试期间，热解系统平均电功率为342.2kW，平均每产生1kg氨气消耗电量4.4kW?h，耗能为15840kJ，电价按照厂用电价格计算，为0.35元人民币/kW?h，则热解制氨每公斤能耗成本为1.54元人民币；水解能耗约为热解的52%，但是由于水解消耗的是低品位蒸汽，而热解消耗的是高品位电能，水解能耗成本约为热解的14%。（2）脱硝系统的可靠性高。尿素催化水解系统制取的氨气没有任何中间副产物，对催化剂和机组没有任何副作用：尿素催化水解系统产品气理论产氨量为28.3%（wt），实际产品气氨气质量浓度为27.5%～29.2%，平均氨气质量浓度为28.47%（wt）。 6尿素水解罐合理布置及安全性评价 合理优化氨气管道路径，可有效防止氨气管道因温降导致结晶的故障。经综合考虑，将尿素水解罐布置在锅炉房零米，尿素水解后的氨气管道布置在锅炉房内，可有效降低热损失，提高氨气管道输送的可靠性。在尿素水解项目中，水解器制氨系统是集压力容器、阀门、仪表、电气控制、钢结构底座、电伴热系统、防腐保温为一体的整体撬块模块化产品，其压力容器和阀门管道已在出厂前进行了全面检测，并且其中的电机、执行机构和相关设备均采用防爆产品。水解器制氨系统不属于火灾危险性较高的设备，从以下两方面说明。（1）设