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随着国(guo)内(nei)(nei)的(de)(de)经济发展 ,燃煤(mei)电厂(chang)锅炉烟气(qi)排放(fang)(fang)的(de)(de)指(zhi)标控制越(yue)加(jia)严格 ,燃煤(mei)电厂(chang)烟气(qi)污染物的(de)(de)排放(fang)(fang)越(yue)来越(yue)受到(dao)国(guo)家(jia)和(he)社会的(de)(de)广(guang)泛(fan)关注。锅炉烟气(qi)脱(tuo)硫技(ji)术已在(zai)国(guo)内(nei)(nei)燃煤(mei)电厂(chang)实施 ,锅炉烟气(qi)脱(tuo)硝技(ji)术在(zai)北(bei)京市已普(pu)及 ,在(zai)国(guo)内(nei)(nei)其它地(di)(di)方也逐(zhu)渐推(tui)广(guang) ,作为脱(tuo)硝还原(yuan)剂液(ye)氨(an)的(de)(de)运用由于受到(dao)地(di)(di)域等因素的(de)(de)限制 ,尿素热解和(he)水解制氨(an)技(ji)术逐(zhu)渐受到(dao)青睐 ,将为许(xu)多用户提供(gong)选择。
液氨(an)、 氨(an)水及尿(niao)素均可作(zuo)为烟气脱(tuo)硝(xiao)还原(yuan)(yuan)剂 , 脱(tuo)硝(xiao)还原(yuan)(yuan)剂的(de)选择主要从(cong)经济角度考虑。由于(yu)从(cong)地方管理部(bu)门获(huo)得液氨(an)的(de)使用与(yu)运输许可证越(yue)(yue)(yue)来(lai)(lai)越(yue)(yue)(yue)困难 ,防范要求越(yue)(yue)(yue)来(lai)(lai)越(yue)(yue)(yue)严 ,相应的(de)成本越(yue)(yue)(yue)来(lai)(lai)越(yue)(yue)(yue)大 ,因此 ,氨(an)水和尿(niao)素正(zheng)越(yue)(yue)(yue)来(lai)(lai)越(yue)(yue)(yue)多(duo)地作(zuo)为脱(tuo)硝(xiao)还原(yuan)(yuan)剂使用。
鉴于(yu)液氨和氨水(shui)的(de)上述危险因素(su)和部(bu)分(fen)火力发(fa)(fa)电(dian)厂地(di)处的(de)特殊(shu)位置 ,国内(nei)某发(fa)(fa)电(dian)厂早在 2007年就开始采用尿素(su)热解制氨工艺 ,并在该厂的(de)二期工程中着手研究(jiu)尿素(su)水(shui)解技术应(ying)用的(de)可能性。
目(mu)前国内已经有多家电厂(chang)在(zai)脱(tuo)硝工程中采用尿(niao)素热(re)解(jie)技术 ,并且(qie)取得了成(cheng)功的(de)应用经验。
尿素热解原理
尿素的分子式为(wei)(wei) CO (NH2 ) 2 ,亦称脲。对热(re)不稳定 ,加热(re)到 150～160℃将脱氨成(cheng)缩二脲 ,若迅速加热(re)将完全分解为(wei)(wei)氨气和二氧化(hua)碳。
•主(zhu)要反应式(shi):CO (NH2 ) 2 +H2O = 2NH3 +CO2
主要工艺流程
尿素(su)(su)(su)粉末储存于储仓 ,由称重给料(liao)(liao)机 (或(huo)计(ji)量(liang)罐 )输送到(dao)溶(rong)(rong)解罐里 ,用除(chu)盐水将固体尿素(su)(su)(su)溶(rong)(rong)解成(cheng) 50%的尿素(su)(su)(su)溶(rong)(rong)液 (需要(yao)外部(bu)加热(re) ,溶(rong)(rong)液温度保持在 40℃以(yi)上 ) ,通过尿素(su)(su)(su)溶(rong)(rong)液混合泵输送到(dao)尿素(su)(su)(su)溶(rong)(rong)液储罐;尿素(su)(su)(su)溶(rong)(rong)液经(jing)(jing)由给料(liao)(liao)泵、 计(ji)量(liang)与分(fen)(fen)配装置、 雾化(hua)喷嘴(zui)等进入(ru)绝热(re)分(fen)(fen)解室 ,稀(xi)释空气经(jing)(jing)加热(re)后也(ye)进入(ru)分(fen)(fen)解室。雾化(hua)后的尿素(su)(su)(su)液滴在绝热(re)分(fen)(fen)解室内分(fen)(fen)解 ,生成(cheng)的分(fen)(fen)解产物(wu)为氨气和二氧化(hua)碳(tan) ,分(fen)(fen)解产物(wu)经(jing)(jing)由氨喷射系统(tong)进入(ru)脱硝烟道(dao)。
•热(re)(re)解(jie)室(shi)(shi)利用柴(chai)油(you)作为(wei)热(re)(re)源 ,来(lai)完全分(fen)(fen)解(jie)尿(niao)(niao)素(su)。在所要求的(de)(de)(de)温度(du)(du)下 ( 450℃～600℃) ,热(re)(re)解(jie)室(shi)(shi)提(ti)供了足够的(de)(de)(de)停留时间以确(que)保尿(niao)(niao)素(su)到氨(an)的(de)(de)(de) 100%转化率。 • 热(re)(re)解(jie)室(shi)(shi)的(de)(de)(de)容积(ji)是依(yi)据(ju)尿(niao)(niao)素(su)分(fen)(fen)解(jie)所需(xu)的(de)(de)(de)体(ti)积(ji)来(lai)确(que)定。热(re)(re)空(kong)气(qi)将通过燃烧(shao)器(qi)控制装置(zhi)以维(wei)持适(shi)当的(de)(de)(de)尿(niao)(niao)素(su)分(fen)(fen)解(jie)温度(du)(du)。尿(niao)(niao)素(su)经(jing)过喷射(she)器(qi)注入到热(re)(re)空(kong)气(qi) ,尿(niao)(niao)素(su)的(de)(de)(de)添加量(liang)是由(you) SCR反应器(qi)需(xu)氨(an)量(liang)来(lai)决定的(de)(de)(de) ,负荷跟(gen)踪性将适(shi)应锅(guo)炉负荷变化要求。系统在热(re)(re)解(jie)室(shi)(shi)出口处提(ti)供空(kong)气(qi) /氨(an)气(qi)混合物。氨(an) /空(kong)气(qi)混合物中的(de)(de)(de)氨(an)体(ti)积(ji)含量(liang)小于(yu) 5%。
尿素水解技术介绍
作为应用于脱硝目的(de)的(de)水解技术在(zai) 1999年才开始运(yun)用在(zai)国外(wai)锅炉烟气(qi)脱硝工(gong)程 ,目前(qian)这(zhei)样的(de)技术主要有 AOD法、 U2A法及 SafeDeNOx 法三种。
•水解原理
尿(niao)素有水解作用(yong) ,在一定(ding)的温度(du)条件下能水解生成氨和二氧化(hua)碳。
主要反应式(shi): CO (NH2 ) 2 +H2O = 2NH3 +CO2
尿素水解主要工艺流程
•用(yong)(yong)溶(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)液泵(beng)(beng)将(jiang)约(yue)(yue) 90℃溶(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)液送(song)入(ru)尿(niao)(niao)素(su)(su)溶(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)槽(cao) ,颗粒状尿(niao)(niao)素(su)(su)经斗式(shi)提升机输送(song)到尿(niao)(niao)素(su)(su)溶(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)槽(cao) ,经搅拌后 ,配制成浓度约(yue)(yue) 40%～50% (wt)的尿(niao)(niao)素(su)(su)溶(rong)(rong)(rong)(rong)液; 经搅拌溶(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)合(he)格的尿(niao)(niao)素(su)(su)溶(rong)(rong)(rong)(rong)液 ,温(wen)度约(yue)(yue)60℃,利(li)用(yong)(yong)溶(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)液泵(beng)(beng)打入(ru)尿(niao)(niao)素(su)(su)溶(rong)(rong)(rong)(rong)液槽(cao)储存 ,用(yong)(yong)尿(niao)(niao)素(su)(su)溶(rong)(rong)(rong)(rong)液泵(beng)(beng)加压到表压 2. 6 MPa送(song)到水解(jie)换热器 ,先与水解(jie)器出(chu)来(lai)温(wen)200℃的残(can)液换热 ,温(wen)度升到 185℃左(zuo)右 ,然后进入(ru)尿(niao)(niao)素(su)(su)水解(jie)器进行分解(jie)。
加热方式
•尿素水解(jie)器的蒸汽加热(re)方(fang)式(shi)分为直接加热(re)和间接加热(re)方(fang)式(shi)。
①直(zhi)接(jie)加热(re)(re):尿素(su)水解器的(de)操作(zuo)压(ya)力(li)为(wei) 2 . 2MPa,操作(zuo)温度约 200℃,水解器用(yong)(yong)隔板分(fen)(fen)为(wei) 9个(ge)小室(shi)(shi)。采用(yong)(yong)压(ya)力(li)为(wei) 2 . 45 MPa的(de)蒸(zheng)汽通入塔底直(zhi)接(jie)加热(re)(re) ,蒸(zheng)汽均匀分(fen)(fen)布到(dao)每个(ge)小室(shi)(shi)。在蒸(zheng)汽加热(re)(re)和不断鼓(gu)泡(pao)、 破裂的(de)蒸(zheng)汽、 水流(liu)搅拌作(zuo)用(yong)(yong)下 ,使呈 S形流(liu)动的(de)尿素(su)溶液得到(dao)充分(fen)(fen)加热(re)(re)与混合(he) ,尿素(su)分(fen)(fen)解为(wei)氨和二(er)氧化碳(tan)。
②间接加(jia)热:尿(niao)素(su)水解(jie)(jie)(jie)制氨 U2A法将饱和(he)(he)蒸汽(qi)通过盘管方式进(jin)入(ru)水解(jie)(jie)(jie)反(fan)应(ying)器(qi)(qi)加(jia)热 ,蒸汽(qi)与尿(niao)素(su)溶液间不混(hun)合 ,气液两(liang)相平衡体系的(de)压力(li)约(yue)为 1 .4～2 . 1 MPa,温度约(yue) 150℃。从(cong)水解(jie)(jie)(jie)反(fan)应(ying)器(qi)(qi)出来(lai)(lai)的(de)低温饱和(he)(he)蒸汽(qi) ,用来(lai)(lai)预加(jia)热进(jin)入(ru)水解(jie)(jie)(jie)反(fan)应(ying)器(qi)(qi)前的(de)尿(niao)素(su)溶液。
尿素水解和尿素热解技术经济性比较
•尿(niao)素水(shui)解(jie)(jie)技术方案在(zai)(zai)前期投(tou)资略(lve)低(di)于尿(niao)素热(re)解(jie)(jie)技术方案 •在(zai)(zai)运行成本(ben)方面却远低(di)于后者(zhe) ,主要在(zai)(zai)于尿(niao)素热(re)解(jie)(jie)技术需(xu)要消(xiao)耗大量的燃油(you)。
由(you)于尿(niao)素相(xiang)对于液氨(an)具有的(de)安全性 ,尿(niao)素分解制氨(an)技术在国内(nei)逐渐为更多的(de)用户(hu)选择 ,并且由(you)于专业技术人员的(de)不断(duan)应用创(chuang)新和技术改造 ,尿(niao)素热解和水(shui)解需要的(de)能(neng)源逐渐被(bei)电厂低品质的(de)能(neng)源代替 ,尿(niao)素热解和水(shui)解的(de)运行(xing)成本将会降低到一个更加合理的(de)水(shui)平 ,其(qi)应用会逐渐得到推广。
