尿素?zé)峤夂退獾膮^(qū)別性報(bào)告

1、尿素?zé)峤夂退獾膮^(qū)別性報(bào)告一、背景SCR技術(shù)中復(fù)原劑NH3的來(lái)源有3種：液氨(an hydrous Ammon ia、氨水(Aqueous Ammonia和尿素(Urea)。由于液氨是危險(xiǎn)化學(xué)品，隨著國(guó)家對(duì)平安的日益重視，逐漸出臺(tái)一系列相關(guān)的限制措施，使得電廠在用液氨時(shí)會(huì) 在審批、工期、占地等諸多方面受到越來(lái)越多的制約，投運(yùn)后通過(guò)環(huán)保驗(yàn)收 的程序也較為繁瑣；氨水也因?yàn)槠溥\(yùn)行本錢居高不下而受到應(yīng)用的局限。作 為無(wú)危險(xiǎn)的制氨原料，尿素具有與液氨相同的脫硝性能，是綠色肥料、無(wú)毒 性，使用完全，因而沒(méi)有法規(guī)限制，并且便于運(yùn)輸、儲(chǔ)存和使用。目前在國(guó) 內(nèi)SCR脫硝采用尿素為復(fù)原劑已經(jīng)成為一種趨勢(shì)，并逐漸成

2、為主流，尤其是 在一些重點(diǎn)區(qū)域和離居民區(qū)較近的城市電廠，已有了越來(lái)越多的應(yīng)用。二、尿素?zé)峤夂退饧夹g(shù)簡(jiǎn)述尿素制氨工藝的原理是尿素水溶液在一定溫度下發(fā)生分解，生成的氣體 中含二氧化碳、水蒸氣和氨氣。尿素制氨工藝包括尿素水解和尿素?zé)峤狻Ｄ?素水解和尿素?zé)峤夤に囉捎跍囟葔毫l件不同，有著不同的化學(xué)過(guò)程。2.1 尿素水解制氨技術(shù)作為應(yīng)用于脫硝目的的水解技術(shù)在 1999年開(kāi)始運(yùn)用在國(guó)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SafeD eNOx法三種。在一定的溫度條件下尿素能水解生成氨和二氧化碳。主要反響式:CO(NH2 ) 2 + H2O = 2NH3 + CO2尿素水解制氨工藝：

3、用溶解液泵將約90C溶解液送入尿素溶解槽，顆粒狀尿素經(jīng)斗式提升 機(jī)輸送到尿素溶解槽,經(jīng)攪拌后,配制成濃度約40% 50%(w t)的尿素溶液； 經(jīng)攪拌溶解合格的尿素溶液，溫度約60 C,利用溶解液泵打入尿素溶液槽 儲(chǔ)存, 用尿素溶液泵加壓至表壓 2. 6 MPa 送至水解換熱器 , 先與水解器出 來(lái)溫度約200E的殘液換熱，溫度升至185C左右，然后進(jìn)入尿素水解器進(jìn) 行分解。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。直接加熱：尿素水解器的操作壓力為 2.2MPa,操作溫度約200E ,水 解器用隔板分為 9個(gè)小室。采用絕對(duì)壓力為 2.45MPa 的蒸汽通入塔底直接加 熱, 蒸汽均勻分

4、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。間接加熱：尿素水解制氨U2A法將飽和蒸汽通過(guò)盤管方式進(jìn)入水解反響 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150C。從水解反響器出來(lái)的低溫飽和蒸汽，用來(lái)預(yù)加熱 進(jìn)入水解反響器前的尿素溶液。水解器頂部出口溫度約190C、壓力約2.0MPa的氨、二氧化碳、水蒸氣 混合氣進(jìn)入到緩沖罐減壓到 0.2MPa 左右, 作為電廠脫硝復(fù)原劑使用。從水解器底部排出的溫度約 200°C、含19左右氨和微量尿素的水解

5、殘 液經(jīng)水解換熱器換熱后，溫度降至90 C ,進(jìn)入溶解液槽，作尿素溶解液使 用, 多余的水解殘液送污水處理站 或直接拋灑在煤場(chǎng) 。從氣氨緩沖罐出來(lái)的 NH3、 CO2、 H2O 等氣態(tài)混合物 , 與加熱后的稀釋風(fēng) 混合進(jìn)入脫硝氨噴射系統(tǒng) , 氨與空氣的混合物溫度維持在 175C 以上。尿素水解工藝流程：2.2 尿素?zé)峤庵瓢奔夹g(shù)尿素在熱環(huán)境下穩(wěn)定，加熱至150 160 C將脫氨成縮二脲,假設(shè)迅速加 熱將完全分解為氨氣和二氧化碳。主要反響式 ：CO NH2 2 + H2O = 2NH3 + CO2尿素?zé)峤庵瓢惫に嚕耗蛩胤勰﹥?chǔ)存于儲(chǔ)倉(cāng) , 由稱重給料機(jī) 或計(jì)量罐 輸送到溶解罐里 , 用 除鹽水將固體

6、尿素溶解成 509 的尿素溶液 需要外部加熱 , 溶液溫度保持在 40C 以上 , 通過(guò)尿素溶液混合泵輸送到尿素溶液儲(chǔ)罐 ; 尿素溶液經(jīng)由給 料泵、計(jì)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(nèi)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(tǒng)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 450C 600C ,熱解室提供了足夠的停留時(shí)間以確保尿素到氨的 100%轉(zhuǎn)化率。熱解室的容積是依據(jù)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(dāng)?shù)哪蛩胤纸鉁囟取?尿素經(jīng)過(guò)噴

7、射器注入到熱空氣 , 尿素 的添加量是由 SCR 反響器需氨量來(lái)決定的 , 負(fù)荷跟蹤性將適應(yīng)鍋爐負(fù)荷變 化要求。系統(tǒng)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?zé)峤夤に嚵鞒蹋喝?、尿素水解和熱解制氨技術(shù)比較31 尿素水解技術(shù)應(yīng)用中容易發(fā)生的故障及應(yīng)對(duì)策略3.1.1 腐蝕問(wèn)題尿素水解過(guò)程中會(huì)生成一些酸性物質(zhì) 如氨基甲酸銨等 , 氨基甲酸銨 會(huì)嚴(yán)重破壞不銹鋼外表的氧化膜，使系統(tǒng)的腐蝕速度加快，超過(guò)190C時(shí), 一般的不銹鋼材料如304SS會(huì)遭受嚴(yán)重腐蝕,當(dāng)超過(guò)220E時(shí),即使采用 鈦 Ti 等耐腐蝕材料 , 系統(tǒng)也會(huì)遭受腐蝕。水解反響器由于操作溫度較高

8、, 更易受到腐蝕。 腐蝕可能造成設(shè)備的泄 漏, 從而產(chǎn)生平安隱患。腐蝕問(wèn)題主要從管道、設(shè)備材質(zhì)的選取和工藝設(shè)計(jì)兩個(gè)方面預(yù)防。尿素 級(jí) 316L 和 25222 材質(zhì)有很好的抗腐蝕性。同時(shí) , 需要在汽提塔入口加 入防腐空氣使其在管道及設(shè)備內(nèi)部外表形成一層鈍化膜 , 具有很好的防腐 效果。因此 , 在正常運(yùn)行中必須時(shí)刻保證有足夠防腐空氣參加量。3.1.2 管道堵塞高濃度的尿素水溶液受熱容易生成難溶于水的縮二脲及其他縮合物,這是造成尿素水解系統(tǒng)易產(chǎn)生堵塞的原因之一。 因此, 尿素的水溶液最好選 擇較低的質(zhì)量濃度 , 同時(shí), 在系統(tǒng)停車時(shí) , 要注意尿素溶解槽緩沖罐到汽 提塔段管路的清洗 , 假設(shè)未

9、完全沖洗干凈 , 待溫度升高時(shí)會(huì)造成該段管路的 堵塞且不易疏通 , 通常只能更換管道。3.2 尿素?zé)峤饧夹g(shù)應(yīng)用中容易發(fā)生的故障及應(yīng)對(duì)措施尿素?zé)峤庋b置在運(yùn)行過(guò)程中 , 燃油消耗量始終較大 , 分析其原因主要 是稀釋風(fēng)溫度低、流量大。并且由于系統(tǒng)需氨量大 , 尿素?zé)峤馕蛰^大的熱 量, 需要燃油提供的熱量就越多。在電廠高溫的熱空氣可以取自爐膛、省煤器出口和空氣預(yù)熱器一次風(fēng) , 比較其品質(zhì) , 由于前面兩種熱空氣含塵量較高 , 容易造成尿素?zé)峤鉅t尾部 管道堵塞 , 選擇空氣預(yù)熱器出口一次風(fēng)是比較合理的。 經(jīng)過(guò)某電廠的實(shí)際運(yùn) 用情況證明 , 采用一次風(fēng)作為尿素?zé)峤鉅t的稀釋風(fēng)可以節(jié)省 1 /3 的燃油,

10、 4 臺(tái)鍋爐每年節(jié)省燃油費(fèi)用高達(dá) 400 萬(wàn)元。但由于空氣預(yù)熱器后的一次風(fēng)依然含有一定的粉塵 , 脫硝噴氨格柵長(zhǎng) 期運(yùn)行后 , 可能會(huì)造成局部的噴嘴堵塞 , 影響脫硝系統(tǒng)效率 , 建議在噴氨 格柵的調(diào)節(jié)門后增加壓縮空氣吹掃裝置 , 定期對(duì)管道進(jìn)行吹掃 , 可以消除 噴氨格柵噴嘴堵塞的缺陷。熱解爐在使用過(guò)程中發(fā)生因?yàn)榈撞课补芴幠蛩卮娣e過(guò)多 , 導(dǎo)致出口風(fēng) 量減少 , 系統(tǒng)供氨量不夠 , 直接造成熱解爐停運(yùn)清理 , 影響脫硝裝置的可 靠性。根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和系統(tǒng)因素分析 , 沉積物的形成主要由于尿素未能熱解 造成。熱解的兩個(gè)重要因素是足夠的熱量和較好的尿素溶液霧化效果。如果 熱解爐內(nèi)熱空氣的流量低或溫度低 , 都會(huì)造成尿素溶液得不到完全熱解而 在尾部形成沉積。通過(guò)控制熱解爐尾部出口混合氣體的溫度大于320C