尿素水解制氨在电厂中的应用

第３３卷第５期　Ｖｏｌ＿３３　Ｎｏ．５　企业技术开发　ＴＥＣＨＮＯＬ０ＧＩＣＡＬ　ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ　０Ｆ　ＥＮＴＥＲＰＲＩＳＥ　２０１４年２月　Ｆｅｂ－２０１４　

尿素深度水解制氨技术在电厂脱硝系统中的应用　

佘曙星　

（广州中电荔新电力实业有限公司，广东广州５１１３４０）　

摘要：随着Ａ＿４Ｆｊ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　

中图分类号：Ｘ７７３　文献标识码：Ａ　文章编号：１００６—８９３７（２０１４）５－００３３—０２　

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（ＮＨ　）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　

尿素热解制氨脱硝改造在燃煤电厂中运用浅析

2国家能源集团浙江电力公司，浙江 杭州，310000）

摘要：火电机组运行排放烟气中含有的NOX需要通过SCR 法脱硝处理合格后再能排放大气，SCR 法脱硝主要成分氨气在过去十几年通常采用液氨蒸发方式产生，但由于我国规定将液氨的贮存量超过 10 t 归为重大危险源，国家要求各生产单位加大力度整治。因此尿素制氨脱硝工艺，随之成为当今各火电企业SCR 法脱硝首选。本文主要通过结合浙江某火电企业液氨改尿素制氨脱硝工程的案例，针对尿素制氨脱硝原理、尿素制氨脱硝系统流程以及尿素制氨脱硝生产中常见问题规避以及使用成本等方面进行了简要的阐述。

关键字：火电 ；SCR 法脱硝；尿素制氨脱硝；使用成本

0 引言

我国的能源储量是“富煤、缺油、少气”的，因此在决定了在未来较长时间内，煤电仍将是我国主体电源。但煤电在为社会发展作出贡献的同时，也存在着对大气环境带来较大的负面影响问题。因此我国于2014年9月出台了《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014-2020年）》，提出对我国燃煤机组全面实施节能减排升级与改造，正式明确了东、中部地区煤电超低排放的要求。要求中明确了烟尘、二氧化硫、氮氧化物等排放物中的含量标准，史称“史上最严”《火电厂大气污染物排放标准》。对于火电企业中各排放物，有着不同的处理设备，其中氮氧化物的处理在国内通常是采用SCR（选择性催化还原反应）法脱硝工艺，其还原剂为氨气，氨气主要源于氨水、液氨和尿素。而现役火电机组的SCR脱硝还原剂氨气主要是液氨工艺，但液氨有毒性、易爆炸，被列为重大危险品，我国规定将液氨的贮存量超过 10 t 归为重大危险源。2019 年 4 月发布《国家能源局综合司切实加强电力行业危险化学品安全综合治理工作的紧急通知》，要求积极开展液氨罐区重大危险源治理，而尿素作为无危险的制氨原料，具有与液氨相同的脱硝性能，且具有无毒安全的特点，近几年成为了火电企业SCR 法脱硝首选。

尿素水解制氨系统防结晶的研究和应用

摘要：针对火力发电厂尿素水解系统易结晶堵塞的特性，在对系统充分研究和运行经验长期积累的基础上，提出了防止尿素水解系统及相关产品气系统结晶的技术方案，取得了良好的应用效果。

关键词：尿素水解；产品气；结晶

1 研究背景

近来年随着国家和地方政府对危险化学品重大危险源治理力度的不断加大，越来越多的火力发电厂实施了脱硝还原剂液氨改尿素改造，消除了液氨罐区重大危险源。其中尿素水解制氨系统是最常用的改造技术路线，该技术方案在提高了安全性的同时，也带来了一系列负面影响，尤其是尿素水解制氨及产品气供应系统存在的易结晶堵塞问题，已经严重影响系统的安全稳定运行。

2原因分析

以尿素为还原剂的脱硝反应系统，将尿素颗粒溶解成50%的尿素溶液，通过循环泵输送至尿素溶液储存罐中保存，并通过尿素溶液循环泵将尿素溶液输送至水解反应器。在蒸汽加热的作用下，水解反应器将尿素分解为约0.40～0.55MPa、120~150℃的氨气，然后通过氨计量分配系统进入脱硝区域的混合器中。气氨与稀释空气混合并被稀释到安全浓度后，喷入SCR反应器的入口烟道中。尿素水解供氨系统在运行中可能发生尿素溶液和产品气两种物质的低温结晶，质量分数为50%的尿素溶液理论结晶温度低于30℃，脱硝产品气中水蒸气的回凝温度为133℃,氨基甲酸铵的结晶析出温度为85℃，故但尿素溶液低于30℃时、脱硝产品气系统温度低于85℃时会出现系统结晶现象。根据系统运行经验看，结晶主要发生在以下几种情况：一是机组停运期间，脱硝产品气管道未吹扫干净造成管道局部结焦堵塞；二是尿素溶液储罐、水解器、产品气管道等设备上的热工测点、取样小管由于伴热效果不好出现结晶现象；三是手动门、逆止门内漏造成的系统结晶现象；四是系统加热蒸汽异常消失情况下温度持续降低造成的结晶现象。结晶体会严重堵塞管道、阀门、容器，造成介质无法流动，系统无法正常运行，对脱硝系统的安全稳定性影响极大。

·69·第4期（总第241期）2023年8月山 西 电 力No.4（Ser.241）Aug.2023SHANXI ELECTRIC POWER

燃煤电厂尿素供氨系统的应用与改进

卢红书，杨志恺

（华电国际莱城发电厂，山东 济南 271100）

摘要：近年来，燃煤电厂陆续开展了将液氨供氨系统改为尿素供氨系统的改造工作，但改造后

的尿素供氨系统运行中总会存在一些问题。介绍了某燃煤电厂尿素供氨系统投运以来出现的管路容易堵塞、供汽汽源单一以及备用供氨管道响应速度迟缓等问题，从设备改造、运行优化调整、尿素供氨应急处理预案制定等方面入手，制定了相应的优化改造方案。方案实施以后，有效消除了尿素供氨系统的缺陷，确保了尿素供氨系统的安全稳定运行。关键词：尿素供氨系统；管路堵塞；汽源单一；设备改造；优化调整中图分类号：X773；TM621 文献标志码：B 文章编号：1671-0320（2023）04-0069-04

0 引言

燃煤电厂氮氧化物的排放量是一项需要重点监

测的环保指标。传统的锅炉脱硝系统主要是采用液

氨供氨的方式来脱除烟气中的氮氧化物，但液氨属

于高毒、易燃、易爆的危险化学品，属于重大危

险源[1]，在生产现场布置液氨存储装置存在重大安

全隐患。为尽快消除液氨供氨系统的安全隐患，华

电国际莱城发电厂（以下简称“莱城电厂”）开展

了将液氨供氨系统改为尿素供氨系统的改造工作。

但自从尿素供氨系统投运以来，就又出现了管路容

易堵塞、供汽汽源单一以及备用供氨管道响应速度

迟缓等诸多问题，也严重威胁了锅炉脱硝系统的安

全稳定运行。为提高尿素供氨系统运行的可靠性，

莱城电厂又经过实验研究，制定了新的相应的优化改造方案，有效解决了尿素供氨管路堵塞、汽源单

收稿日期：2022-08-19，修回日期：2023-01-03作者简介：卢红书（1978），女，山东济南人，2016年毕业于哈 尔滨理工大学热能与动力工程专业，高级工程师，高 级技师，从事火力发电厂锅炉运行管理工作； 杨志恺（1988），男，山东济南人，2013年毕业于山 东科技大学热能与动力工程专业，工程师，从事火力 发电厂集控运行工作。一、供氨管道响应速度迟缓等问题，确保了锅炉脱