隨著(zhù)國內的經(jīng)濟發(fā)展 ,燃煤電廠(chǎng)鍋爐煙氣排放的指標控制越加嚴格 ,燃煤電廠(chǎng)煙氣污染物的排放越來(lái)越受到國家和社會(huì )的廣泛關(guān)注。鍋爐煙氣脫硫技術(shù)已在國內燃煤電廠(chǎng)實(shí)施 ,鍋爐煙氣脫硝技術(shù)在北京市已普及 ,在國內其它地方也逐漸推廣 ,作為脫硝還原劑液氨的運用由于受到地域等因素的限制 ,尿素熱解和水解制氨技術(shù)逐漸受到青睞 ,將為許多用戶(hù)提供選擇。

液氨、 氨水及尿素均可作為煙氣脫硝還原劑 , 脫硝還原劑的選擇主要從經(jīng)濟角度考慮。由于從地方管理部門(mén)獲得液氨的使用與運輸許可證越來(lái)越困難 ,防范要求越來(lái)越嚴 ,相應的成本越來(lái)越大 ,因此 ,氨水和尿素正越來(lái)越多地作為脫硝還原劑使用。

鑒于液氨和氨水的上述危險因素和部分火力發(fā)電廠(chǎng)地處的特殊位置 ,國內某發(fā)電廠(chǎng)早在 2007年就開(kāi)始采用尿素熱解制氨工藝 ,并在該廠(chǎng)的二期工程中著(zhù)手研究尿素水解技術(shù)應用的可能性。

目前國內已經(jīng)有多家電廠(chǎng)在脫硝工程中采用尿素熱解技術(shù) ,并且取得了成功的應用經(jīng)驗。

尿素熱解原理

尿素的分子式為 CO (NH2 ) 2 ,亦稱(chēng)脲。對熱不穩定 ,加熱到 150～160℃將脫氨成縮二脲 ,若迅速加熱將完全分解為氨氣和二氧化碳。

?主要反應式:CO (NH2 ) 2 +H2O = 2NH3 +CO2

主要工藝流程

尿素粉末儲存于儲倉 ,由稱(chēng)重給料機 (或計量罐 )輸送到溶解罐里 ,用除鹽水將固體尿素溶解成 50%的尿素溶液 (需要外部加熱 ,溶液溫度保持在 40℃以上 ) ,通過(guò)尿素溶液混合泵輸送到尿素溶液儲罐;尿素溶液經(jīng)由給料泵、 計量與分配裝置、 霧化噴嘴等進(jìn)入絕熱分解室 ,稀釋空氣經(jīng)加熱后也進(jìn)入分解室。霧化后的尿素液滴在絕熱分解室內分解 ,生成的分解產(chǎn)物為氨氣和二氧化碳 ,分解產(chǎn)物經(jīng)由氨噴射系統進(jìn)入脫硝煙道。

?熱解室利用柴油作為熱源 ,來(lái)完全分解尿素。在所要求的溫度下 ( 450℃～600℃) ,熱解室提供了足夠的停留時(shí)間以確保尿素到氨的 100%轉化率。 ?  熱解室的容積是依據尿素分解所需的體積來(lái)確定。熱空氣將通過(guò)燃燒器控制裝置以維持適當的尿素分解溫度。尿素經(jīng)過(guò)噴射器注入到熱空氣 ,尿素的添加量是由 SCR反應器需氨量來(lái)決定的 ,負荷跟蹤性將適應鍋爐負荷變化要求。系統在熱解室出口處提供空氣 /氨氣混合物。氨 /空氣混合物中的氨體積含量小于 5%。

尿素水解技術(shù)介紹

作為應用于脫硝目的的水解技術(shù)在 1999年才開(kāi)始運用在國外鍋爐煙氣脫硝工程 ,目前這樣的技術(shù)主要有 AOD法、 U2A法及 SafeDeNOx 法三種。

?水解原理

尿素有水解作用 ,在一定的溫度條件下能水解生成氨和二氧化碳。

主要反應式: CO (NH2 ) 2 +H2O = 2NH3 +CO2

尿素水解主要工藝流程

?用溶解液泵將約 90℃溶解液送入尿素溶解槽 ,顆粒狀尿素經(jīng)斗式提升機輸送到尿素溶解槽 ,經(jīng)攪拌后 ,配制成濃度約 40%～50% (wt)的尿素溶液; 經(jīng)攪拌溶解合格的尿素溶液 ,溫度約60℃,利用溶解液泵打入尿素溶液槽儲存 ,用尿素溶液泵加壓到表壓 2. 6 MPa送到水解換熱器 ,先與水解器出來(lái)溫200℃的殘液換熱 ,溫度升到 185℃左右 ,然后進(jìn)入尿素水解器進(jìn)行分解。

加熱方式

?尿素水解器的蒸汽加熱方式分為直接加熱和間接加熱方式。

①直接加熱:尿素水解器的操作壓力為 2 . 2MPa,操作溫度約 200℃,水解器用隔板分為 9個(gè)小室。采用壓力為 2 . 45 MPa的蒸汽通入塔底直接加熱 ,蒸汽均勻分布到每個(gè)小室。在蒸汽加熱和不斷鼓泡、 破裂的蒸汽、 水流攪拌作用下 ,使呈 S形流動(dòng)的尿素溶液得到充分加熱與混合 ,尿素分解為氨和二氧化碳。

②間接加熱:尿素水解制氨 U2A法將飽和蒸汽通過(guò)盤(pán)管方式進(jìn)入水解反應器加熱 ,蒸汽與尿素溶液間不混合 ,氣液兩相平衡體系的壓力約為 1 .4～2 . 1 MPa,溫度約 150℃。從水解反應器出來(lái)的低溫飽和蒸汽 ,用來(lái)預加熱進(jìn)入水解反應器前的尿素溶液。

尿素水解和尿素熱解技術(shù)經(jīng)濟性比較

?尿素水解技術(shù)方案在前期投資略低于尿素熱解技術(shù)方案 ?在運行成本方面卻遠低于后者 ,主要在于尿素熱解技術(shù)需要消耗大量的燃油。

由于尿素相對于液氨具有的安全性 ,尿素分解制氨技術(shù)在國內逐漸為更多的用戶(hù)選擇 ,并且由于專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員的不斷應用創(chuàng )新和技術(shù)改造 ,尿素熱解和水解需要的能源逐漸被電廠(chǎng)低品質(zhì)的能源代替 ,尿素熱解和水解的運行成本將會(huì )降低到一個(gè)更加合理的水平 ,其應用會(huì )逐漸得到推廣。