大型燃煤機(jī)組脫硝尿素水解工藝說明（含與尿素?zé)峤鈱Ρ龋?/p>

北極星環(huán)保網(wǎng)訊:一、尿素制氨概述

尿素(CH4N2O)為無毒無味的白色晶體或粉末，是人工合成的第一個有機(jī)物，廣泛存在于自然界中，其理化性質(zhì)較穩(wěn)定，應(yīng)用于農(nóng)業(yè)及工業(yè)領(lǐng)域，其運(yùn)輸、儲存和管理均不受國家和地方法規(guī)的限制。但固體顆粒尿素容易吸濕，當(dāng)空氣中的相對濕度大于尿素的吸濕點(diǎn)時，它就吸收空氣中的水分而潮解，尿素在儲存過程中極易吸潮板結(jié)，需采取措施防止吸濕結(jié)塊的情況發(fā)生。

從目前國內(nèi)情況來看，SCR工藝中液氨蒸發(fā)制氨系統(tǒng)占大多數(shù)。但若電廠處于人口密集區(qū)，或其用地非常緊張難以滿足危險(xiǎn)品儲存的安全距離要求，或者液氨的采購及運(yùn)輸路線有很大困難時，為克服燃煤電廠煙氣脫硝使用液氨存在的安全性問題，尿素制氨工藝被開發(fā)出來，尿素系統(tǒng)相對比較復(fù)雜，投資和運(yùn)行成本高于液氨系統(tǒng)，但是其最大的優(yōu)勢是安全性非常高。

尿素是氨的理想的來源，它是一種穩(wěn)定、無毒的固體物料，對人和環(huán)境均無害。它可以被散裝運(yùn)輸并長期儲存。它不需要運(yùn)輸和儲存方面的特殊程序，它的使用不會對人員和周圍社區(qū)產(chǎn)生不良影響。尿素制氨工藝的原理是尿素水溶液在一定溫度下發(fā)生水解反應(yīng)，生成的氣體中包含二氧化碳、水蒸汽和氨氣。其化學(xué)反應(yīng)式為：

NH2-CO-NH2＋H2O→2NH3↑＋CO2↑

尿素制氨系統(tǒng)由尿素顆粒儲存和溶解系統(tǒng)、尿素溶液儲存和輸送系統(tǒng)及尿素分解系統(tǒng)組成。尿素制氨方式因初投資高及運(yùn)行費(fèi)用高而在國內(nèi)應(yīng)用較少，但有增加的趨勢。根據(jù)尿素制氨工藝的不同，分為水解技術(shù)和熱解技術(shù)。

二、尿素制氨工藝

（一）水解系統(tǒng)

尿素水解系統(tǒng)有意大利SiirtecNigi公司的Ammogen®工藝和美國Wahlco公司及Hamon公司的U2A®工藝。因Ammogen技術(shù)工藝較老，已經(jīng)淘汰，目前國內(nèi)尚無Ammogen水解系統(tǒng)使用業(yè)績，而U2A®水解工藝國內(nèi)已有電廠開始采用，如武漢青山電廠2×350MW機(jī)組、成都金堂電廠2×600MW機(jī)組、大連開發(fā)區(qū)電廠2×350MW機(jī)組、云南宣威電廠6×350MW機(jī)組、大同二電廠一期6×200MW機(jī)組等16項(xiàng)脫硝工程采用了尿素水解技術(shù)。

典型的尿素水解制氨系統(tǒng)如圖1所示。尿素顆粒加入到溶解罐，用去離子水將其溶解成質(zhì)量濃度為40%-60%的尿素溶液，通過溶解泵輸送到儲罐；之后尿素溶液經(jīng)給料泵、計(jì)量與分配裝置進(jìn)入尿素水解制氨反應(yīng)器，在反應(yīng)器中尿素水解生成NH3、H2O和CO2，產(chǎn)物經(jīng)由氨噴射系統(tǒng)進(jìn)入SCR脫硝系統(tǒng)。其化學(xué)反應(yīng)式為：

CO(NH2)2+H2ONH2-COO-NH42NH3↑+CO2↑(1)

該反應(yīng)是尿素生產(chǎn)的逆反應(yīng)。反應(yīng)速率是溫度和濃度的函數(shù)。反應(yīng)所需熱量可由電廠輔助蒸汽和電加熱提供。

尿素水解制氨系統(tǒng)主要設(shè)備有尿素溶解罐、尿素溶解泵、尿素溶液儲罐、尿素溶液給料泵及尿素水解制氨模塊等。

濃度約50%的尿素溶液被輸送到尿素水解反應(yīng)器內(nèi)，飽和蒸汽通過盤管的方式進(jìn)入水解反應(yīng)器，飽和蒸汽不與尿素溶液混合，通過盤管回流，冷凝水由疏水箱、疏水泵回收。水解反應(yīng)器內(nèi)的尿素溶液濃度可達(dá)到40～50%，氣液兩相平衡體系的壓力約為0.4～0.6MPa，溫度約為150～160℃。

圖1.典型尿素水解工藝系統(tǒng)圖

水解反應(yīng)器中產(chǎn)生出來的含氨氣流首先進(jìn)入計(jì)量模塊，然后被鍋爐熱一次風(fēng)稀釋，最后進(jìn)入氨氣－煙氣混合系統(tǒng)。

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