電廠尿素熱解和水解工藝研究

北極星環(huán)保網(wǎng)訊:介紹了脫硝還原劑的選擇,并以600MW機組為例對尿素熱解和水解制氨工藝從技術(shù)、經(jīng)濟性兩方面進行了分析比較。結(jié)果表明,尿素水解工藝在設(shè)備投資上比熱解工藝投資要低約11%,而且每年運行費用大約要低27%;但從工藝成熟性和運行安全考慮,尿素熱解技術(shù)要比水解技術(shù)更成熟、運行更穩(wěn)定和安全。研究結(jié)果對目前火電廠選擇合適脫硝工藝具有一定的現(xiàn)實意義和參考價值。

氮氧化物是大氣的主要污染物之一,其排放引起了一系列的環(huán)境問題,如酸雨、光化學煙霧、城市霧霾等,并且酸雨已由日益嚴重的硫酸型向硫酸硝酸混合型轉(zhuǎn)化[1],對國民經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境造成嚴重的損害。面對如此嚴重的環(huán)境問題,國家環(huán)保部于2011底頒布了最新《火電廠大氣污染物排放標準》。

規(guī)定煙塵排放限值由50mg/m3降低至30mg/m3;2012年1月1日起,新建火電機組氮氧化物排放標準為100mg/m3;2014年7月1日起,現(xiàn)有火電機組氮氧化物排放標準為100mg/m3。據(jù)統(tǒng)計,我國大氣污染物中NOx的60%來自于煤的燃燒,其中,火電廠發(fā)電用煤又占了全國燃煤的70%。

2004年,全國NOx的排放總量達到1600萬t左右,電力行業(yè)排放量約占一半。以2009年的數(shù)據(jù)看,僅電力行業(yè)氮氧化物的排放總量就達到了1400萬t,且排放量正在逐年增加[2]。在新排放標準的重壓以及日益嚴重的環(huán)境問題下,2014年現(xiàn)有熱電廠上馬煙氣脫硝項目勢在必行。

1煙氣脫硝還原劑的選擇

我國NOx的排放控制尚處于起步階段,僅僅依靠低碳燃燒技術(shù)還不能滿足脫硝的要求,還需要實施煙氣脫硝技術(shù)。其中技術(shù)成熟、運行穩(wěn)定并且脫硝效率最高的煙氣脫硝技術(shù)是選擇性催化還原(SelectiveCatalyticReduction,SCR),即煙氣中NOx在催化劑作用下,與還原劑發(fā)生反應生成無毒無污染的氮氣和水。

脫硝還原劑主要有液氨、氨水和尿素。氨是危險品,具有很高的毒性和燃燒性,當空氣和氨氣的混合濃度在16%~25%范圍內(nèi),遇到明火就可發(fā)生劇烈燃燒和爆炸;人長期暴露在氨氣中,也會對肺造成損傷,直接與氨接觸會刺激皮膚、灼傷眼睛,造成暫時或永久性失明。

氨水呈強堿性和腐蝕性,當空氣中氨氣在16%~25%范圍內(nèi)時會有爆炸的危險,其暴露途徑與氨相似,對人體也會產(chǎn)生傷害。氨水和液氨都屬于危險化學品。而尿素則是無毒、無害的化學品,是農(nóng)業(yè)常用的肥料,無爆炸可能性,完全沒有危險性。

出于尿素在運輸、儲存中無需安全及危險性的考量,以及不需任何的緊急措施來確保安全[3~5],更加適用于煙氣脫硝工程,尤其是距離城市、居民區(qū)較近的燃煤電站。目前尿素制氨技術(shù)主要有兩種:尿素熱解和尿素水解工藝。本文主要對這兩種制氨工藝從技術(shù)特點、經(jīng)濟方面進行對比。

2尿素熱解技術(shù)

2.1尿素熱解工藝流程簡介

目前尿素制氨應用最多的工藝就是尿素熱解法,尿素熱解技術(shù)大多來自美國FuelTech公司,其工藝流程見圖1。

圖1尿素熱解工藝流程圖

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