尿素水解制氨在电厂中的应用

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。

尿素水解制氨在电厂中的应用

尿素水解制氨是一种常见的制氨方法，它通过加热和水解反应将尿素转化为氨气和二氧化碳，可广泛用于电厂中的氨气发生器和脱硝系统。

首先，在氨气发生器中，尿素水解制氨是一种常见的方法，尿素可以作为氨气的前体，加热和水解反应后可以产生大量的氨气。氨气可以用作锅炉燃烧室中脱硝催化剂的前体，在脱硝系统中，氨气可与NOx反应生成水和氮气，从而减少NOx的排放量。因为尿素是一种易于存储和处理的稳定化合物，不仅在化学性质上稳定，而且在物理和化学上也具有一定的稳定性，因此它很适合在电厂中使用。

其次，尿素水解制氨也可以在电厂中的SCR脱硝系统中使用。SCR脱硝系统通过使用催化剂和适量的NH3或尿素将NOx转化为无害的气体，以减轻电厂对环境的污染。其中尿素的使用有以下优势：它可以在脱硝系统中产生精确的氨气供应；它可以在催化剂用量较低时提供高效的NOx转换率；由于具有较低的氨气溶液挥发度，因此它可以避免在脱硝系统中的挥发性有机物的形成。

最后，尿素水解制氨还可以作为电站污水处理的一种方案。在某些情况下，电站需要处理多量的废水和含氨废水。尿素水解制氨可以将含氨废水中的氨气通过水解反应浓缩为氨气溶液，然后通过进一步的处理，如吸附，析出和气相净化等，可以将其中的氨气有效地去除。

总之，尿素水解制氨可以在电厂中广泛使用。它可以用于氨气发生器中，作为SCR脱硝系统中的还原剂，以及作为电站出水中含氨废水的处理方案。尿素具有易于处理，存储和使用的优点，并且能够提供高效的NOx转换率，因此值得在电力工业中广泛推广和应用。

烟气脱硝中尿素水解制氨工艺的应用

某电厂2X660MW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 t + CO2 t [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LOMPa,温度180c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

尿素水解制氨在电厂中的应用

尿素水解制氨是一种重要的化工生产工艺，广泛应用于各种工业领域，包括电厂。在电厂中，氨被用于脱硫和脱硝工艺，以减少燃煤发电过程中产生的氮氧化物和二氧化硫等排放物质，为环境保护和减少大气污染作出了重要贡献。本文将重点介绍尿素水解制氨在电厂中的应用，并分析其优势和未来发展前景。

一、尿素水解制氨工艺原理

尿素水解制氨是利用尿素在碱性条件下水解生成氨气的化学反应。通常情况下，尿素和所需的水在高温高压的条件下经过一系列反应生成氨气，然后通过蒸馏和净化等步骤得到高纯度的氨气。这种工艺具有高效、环保等优点，因此在电厂脱硫和脱硝工艺中得到了广泛应用。

除了二氧化硫，电厂烟气中还含有大量的氮氧化物，即NOx。这些氮氧化物对环境和人体健康都有害，因此也需要进行脱硝处理。目前，尿素水解制氨已经成为一种常用的脱硝剂。在脱硝过程中，尿素水解制氨与烟气中的氮氧化物反应生成氨，进而与氮氧化物发生还原反应，最终生成氮和水，实现了氮氧化物的脱除。与传统的氨水脱硝工艺相比，尿素水解制氨工艺具有投资、运行成本低、操作简便、无二次污染等优点，因此受到了电厂的青睐。

四、尿素水解制氨在电厂中的优势

1. 高效节能：尿素水解制氨工艺具有反应速度快、能耗低等特点，可有效节约能源和原材料。

2. 环保减排：尿素水解制氨工艺可实现废气中的二氧化硫和氮氧化物的脱除，从而减少了大气污染物的排放。

3. 操作简便：尿素水解制氨工艺操作简便，易于控制，降低了运行成本和人工成本。

4. 副产物易处理：尿素水解制氨工艺产生的副产物易于处理，不会对环境造成二次污染。

随着环保意识的提高和环保法规的不断完善，电厂对大气污染物排放要求越来越严格。尿素水解制氨工艺在电厂中的应用前景非常广阔。未来，随着技术的进一步发展和成本的不断降低，尿素水解制氨在电厂中的应用将会更加普遍。