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                安全♀管理网

                脱硝SCR液氨站改尿素制氨技术探讨

                作者:封琦君  来源:安全管理网 
                评论: 更新日期:2020年09月20日

                摘要: 近年来,由于尿素制氨比液氨法具有更高的安全性,在SCR脱硝新建或改造项〖目中,液氨站越来越多地被尿素制氨系统取代.本文以辽宁某︽电厂为例,探讨与对比了尿素热解与尿素催化水解两种尿¤素制氨技术.从电厂长期运行角度来说,尿素催化水解制氨⌒ 法更具有经济性.

                选择性催化还原法(Selective Catalytic Reduction, SCR)是目前脱硝最常用的技术手段,它应用广泛、效率高、技术成熟。SCR常用的还☆原剂有三种,液氨、尿素和氨水。其中,氨水投资成本最高,液氨最低,且液氨法的脱硝运行成本也何林淡然一笑最低。因此,目ω前燃煤电厂投运的SCR烟气〗脱硝中常采用液氨作为还原剂。但是,随着科技与社会的发展,安全生产更受大廳重视,液氨泄露的危险因素逐渐成为还原剂选择时的重要考虑因素♂。而尿素作为无危险的制氨原料,可以被方便地运输、储存和使用。相应的,尿素热解制氨和尿素水※解制氨技术就得到了更多的推广和应用。

                由于国家要ぷ求在2020年之前对燃煤电你要知道厂全面实施超低排放和节能改造,其中氮氧化物排放浓度需满足不超过50mg/Nm3,各燃煤电厂先】后进行了超低排放改造。辽宁某电厂于2013年为3#、4#机组(2×350MW)配置了烟气脱硝系统,采用液氨作为SCR工艺」还原剂。借此超低◤排放改造的契机,也为了进一步满足工厂安全生产的要求,该电厂决定将原液氨站拆除,改造为尿素制氨系统,为3#、4#机组烟气脱硝系统提供所需的还█原剂氨。

                1 工艺介绍

                1.1 尿素热解制氨工艺

                尿素热解制氨工艺,是从空预器处引出约1%总风量的锅炉一次风或二□次风(约300℃)。在一次风或二次风压力低的情况下,需用高温风机输送。由于热解需要在约350~650℃下进行,一次风或二次风需再次经过电加热器的加热。经过加热后的热风温度达到热解需要的温□ 度后,50%质量浓度的尿素溶液被喷入热解室进行热解。

                尿素热解制氨工艺的反应如下:

                CO (NH2)2→NH3+HNCO

                HNCO+ H2O→NH3+CO2

                其基本原理如图1所示。

                1.2 尿素催◣化水解制氨工艺

                尿素催化水解技术是在传统尿素水解工艺的基础上,提出的一种沒有說話改进型尿素制氨技术。在催化剂的作用下,水解反¤应速率大幅提高。

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                尿素催化水解制氨工艺反应如下:

                CO(NH2)2 +2H2O→CO2+2NH4OH (1)

                2NH4OH +催化剂→中间产物+ +2H2O (2)

                中间产物→2NH3+催化剂(3)

                综合反应:CO(NH2)2 + H2O→CO2+ 2NH3

                其基本原理如图2所示:

                2.jpg

                在温度135~160℃、压力约0.4~0.9MPa时,熔融状态的尿素在催化剂的催化作用下进行快速水解√反应,生成氨气(NH3)、CO2和水蒸气的混合气。其中NH3体积分数为37.5%,反应器出口氨气浓度较血紅色爪子和道塵子高,需要将其稀释至5%后供脱硝系统使用。稀释风为锅炉一次风或加热▓后的空气。近年来,该系统已越来越多地应用于大型机组,安全、稳定,技术成熟先进。

                1.3 尿素热解与催化水解工艺比较

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                4.jpg

                2 工程概况及▼改造方案比较

                辽宁某电厂3#和4#机组BMCR 工况脱硝系统入口烟气NOx浓度为400mg/Nm3(标、干、6%O2),脱硝装置的道塵子三人就已經朝這邊走了過來设计效率>87.5%,SCR出口浓度为50mg/Nm3(标、干、6%O2)。脱硝超低排放改㊣造设计需氨量为每台炉160kg/h,两台锅炉共用一个还原剂储存与供应系统。

                2.1 尿素溶液制备和储存系统

                辽宁某电厂于2014年进行了1#、2#机组(容量2×670t/h)SNCR脱硝改造,已配】套建设了一套尿素溶液制备和储存系统。厂区现有尿素溶液配制罐1个,V=10m3。如仍然需要按照1次/天的要求配制尿素溶液,则尿素配制罐容积要求V=31m3。厂区现有尿素储存直接砸到了罐,2个,单个储罐V=40.5 m3,总容积81m3,原设计按6.4天⊙用量考虑。如果加上3#、4#炉尿素用量,若不扩容,仅能存储2.1天尿素用量;若仍需按∩照7天的尿素储存量考虑,则需尿素储存罐总容积216m3。

                根据实际运行负荷情况综合考虑,电厂为3#和4#锅炉新建一套尿素臉色卻是變了配制及储存系统,并在新尿素车间统一考虑4台锅炉的★尿素堆料场。

                2.2 尿素热解制氨系统

                设置2台热解炉(每台机组各≡一台),每台热解炉配置1套计量◣分配装置。经过计量和分配装置的尿素溶液由喷射器喷入热解炉。

                该厂锅炉的一次风温度为300~330°C,压力为10~17kPa,可直接作为尿素热解反应的稀释ㄨ风来源。设置2台機遇电加热器(每台机组各1台),功率约700kW。高温风机将锅炉一次风加压后,送至电加热器进行加热,使其温度提升并维持适当的尿素△热解反应温度。

                热解炉出口氨看到看了過去气浓度<5%,可直接由喷氨系统进入烟道与烟气中的NOx进行反应。

                2.3 尿素催化水解●制氨系统

                每台ξ 机组设置1套尿素催化水●解模块,单台水解器最大制氨能力按单台机组需氨量的1.5 倍设计,即最大制氨能力为240kg/h。两台水解@器中间设有联络管线,可以实现热备用。稀释风系统利旧,另设置一套催化剂供给料系统、减温♀减压系统、尿素催化水前提是對方沒有神器解反应器用废水系统和疏水系统。

                每台ξ 机组设置2套氨气空气混合器,给锅炉两个烟道提供脱硝用氨气。

                设置1套氨气计量模块对进♀入SCR反应器的氨气流量进行调节,以满足脱硝装置在锅炉50%BMCR~100%BMCR之间任何负荷运行的要求。

                2.4 技术经济≡比较

                对该电厂脱硝超低排放改造采用尿素热解制氨工艺与采用催化水↘解制氨工艺进行技术经济比较聽到第二殿主提到最后那一件寶物,结果如表2所示。

                5.jpg

                就公用系统而言,尿素水解与热解的尿素车间大致相同。尿素催化水解车间》一般考虑与尿素车间合建,而热解炉则布置于炉区SCR附近。从占地来说,尿素热解制氨布置更为紧凑。但对№该电厂来说,厂区有青木神針本來就帶有這個妙用足够空地,且为3#、4#锅炉新建的尿素▃车间可与催化水解反应区合建,整体布置更为协调。因此,占地╱并不是该厂主要考虑的因素。

                从项目投资来看,尿素催化水解工艺系统造价与東西热解系统相比略低(或相当),但其能耗明显低于热♂解方案,其运行费用也明显低于热解方案。而经济效益是电厂更为关注的内容,因此,从长期运行的经济性角度来说,尿素催化水解工艺系统优势明显。

                3 结论

                尿素水解制氨系统因其工艺稳定可靠、运行费用低等『优点,逐渐成为尿素制氨系统的主流技术。目前,考虑到能耗成本及实际运行效果,也有已配置热解話系统的电厂进行催化水解系〓统改造的例子。因此,综合考虑各项因素,辽宁某电厂3#、4#机组(2×350MW)脱硝超低排放改造中,将液氨站改造为尿素催化水解制但何林卻并沒有讓他恢復氨系统,可满足电厂运〓行安全性和经济性的要求。

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