尿素热解制氨技术在SCR脱硝中的应用 (1)

©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net65　　　　尿素热解制氨技术在SCR脱硝中的应用　赵冬贤1,刘绍培2,吴晓峰1,孟德润11.同方环境股份有限公司,北京　1000832.华能北京热电有限责任公司,北京　100023[摘　　　要]　介绍尿素热解制氨技术及其在华能北京热电有限责任公司SCR脱硝中的应用情况。半年的运行实践表明,尿素热解制氨系统运行稳定、安全,投运率高,各项指标基本能满足SCR脱硝技术的要求。该技术的不足之处在于氨量输出调节不便,且运行费用较高。[关　键　词]　电厂;烟气脱硝;SCR;尿素热解;氨气制备[中图分类号]　X701[文献标识码]　B[文章编号]　1002-3364(2009)08-0065-03[DOI编号]　10.3969/j.issn.1002-3364.2009.08.065APPLICATIONOFUREAPYROLYSISTOPREPAREAMMONIATECHNOLOGYINTOSCRDENITRIFICATIONZHAODong-xian1,LIUZhao-pei2,WUXiao-feng1,MENGDe-run11.TongfangEnvironmentalCoLtd,Beijing100083,PRC2.HuanengBeijingThermalPowerCoLtd,Beijing100023,PRCAbstract:ThetechnologyofureapyrolysistoprepareammoniaanditsapplicationsituationinSCRDenitrificationofHuanengBeijingThermalPowerCoLtdhavebeenpresented.Itisclearfromopera2tionpracticeinhalfoneyearthattheoperationoftheureapyrolysistoprepareammoniasystemissta2ble,safeandhavinghighcommissioningrate,variousindicesallarebasicallysatisfyingtherequire2mentsofSCRdenitrificationtechnology,thedeficiencyisexistinginuncovenientregulationofammo2niaoutputfromthissystem,andhighoperationexpensives.Keywords:powerplant;fluegasdenitrification;SCR;ureapyrolysis;ammoniapreparation作者简介:　赵冬贤(1978-),男,甘肃武威人, 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 师,在读工程硕士研究生,主要从事火力发电厂烟气脱硫脱硝的技术工作。E-mail:zhaodongxian@thtf.com.cn　　华能北京热电有限责任公司(下称华能北京热电厂)装有4台830t/h超高压带飞灰复燃装置的液态排渣塔式直流炉。为满足北京市环保局对电站锅炉提出的100mg/m3的氮氧化物排放 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 [1],华能北京热电厂进行了氮氧化物排放控制改造,脱硝工艺采用选择性催化还原(SCR)技术[2,3]。user高亮©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net66　　　1　SCR脱硝工艺中氨的制备烟气脱硝SCR工艺中的还原剂为氨气,氨气可直接来源于液氨,也可通过氨水或者尿素间接制备。在选择还原剂制备技术时,不仅要考虑其初期投资和运行成本,还要考虑安全因素、场地因素,以及系统的复杂性等。制氨工艺的 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 比较见表1。表1　液氨、氨水、尿素制氨工艺方案比较项目液氨氨水尿素热解法水解法技术水平成熟成熟成熟成熟原料来源方便不便很方便很方便原料吸潮板结不会不会会会占地面积较大(需考虑安全距离)大小小安全性很危险危险最安全安全(水解器为压力容器)系统复杂性最简单简单复杂复杂华能北京热电厂地处首都,从安全和交通等方面考虑,选择了尿素热解制氨工艺。此工艺用于SCR脱硝在国内尚属首次。2　尿素热解工艺原理尿素是一种白色或浅黄色的结晶体,吸湿性较强,易溶于水。尿素分子式为CO(NH2)2,在高温高压(160～240℃,2.0MPa)或者高温常压(350～650℃,0.1MPa)条件下,C—N键断裂分解成NH3与CO2。因尿素运输、储存方便,无需安全及危险性的考虑,故随着尿素转氨制备技术的日渐成熟,从1999年开始,尿素逐渐用于SCR系统的还原剂制备。华能北京热电厂SCR系统尿素热解制氨采用美国燃料技术公司NOxOUTULTRA工艺(图1),目前该工艺已在16台机组上得到应用,其流程是:首先在溶解系统中将尿素配制成质量浓度为40%～50%的尿素溶液,然后将其输送到尿素溶液储罐,尿素溶液经过大流量循环装置(HFD)后,一部分输送到计量和分配装置(该装置可根据需要自动控制喷入热解室的尿素量),最后由喷射器喷入绝热分解室。热解室利用天然气或柴油燃烧后的烟气进行加热,助燃空气为冷空气或者空气预热器(空预器)的出口热风。雾化的尿素溶液在热解室里进行完全分解,分解产物NH3与稀释空气混合后进入SCR喷氨系统。图1　尿素热解制氨法工艺与水解法相比,热解法的特点是反应完全,不易产生中间聚合物,不易堵塞管道,喷入烟道的氨气混合物温度约为300℃,对SCR入口烟气温度的影响很小[4]。3　华能北京热电厂脱硝系统华能北京热电厂烟气脱硝采用SCR法[5], 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 脱硝效率不小于90%。催化剂按4层布置,安装3层,预留1层。脱硝系统设置烟气旁路,不设省煤器高温旁路系统。脱硝反应器布置在锅炉省煤器和空预器之间。SCR反应器出口NOx排放浓度不高于50mg/m3(氧含量6%,干烟气,标准状态),氨的逃逸率不大于3μL/L,SO2/SO3转化率小于1%。尿素热解制氨装置出口参数见表2。表2　尿素热解制氨装置出口参数(设计工况,单台炉)[6]　　　项目数值出口氨流量/kg·h-1142尿素热解率/%100分解产物中NH3浓度/%≤5分解产物温度/℃≤260～350分解产物压力(喷氨格栅前)/kPa≥4尿素耗量/kg·h-1250尿素制氨装置每小时电耗/kW·h150除盐水耗量/kg·h-12500号柴油耗量/kg·h-190辅助蒸汽耗量(冬季最大)/t·h-15.7user高亮user高亮user高亮©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net67　　　4　运行情况华能北京热电厂首台采用SCR脱硝系统的机组于2007年10月16日完成热态调试,已正常运行了6个月,各项指标均能达到设计值。在此期间采取各种措施严格控制SCR反应器出口的氨逃逸量,使其不超过3μL/L。经过6个月的运行,4台锅炉的空预器阻力没有明显增加。2008年4月至5月期间,2号、3号机组停机进行 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 检修,对空预器传热元件进行了检查,未发现尿素沉积物,金属部件也未发生腐蚀。由于对尿素热解产物难于进行分析,未得到尿素分解数据。另外,尿素中含有的有害物质是否会对催化剂产生失活等负面影响,还需要较长时间的运行考核。系统运行中下述2个问题值得关注。(1)调节与控制不便。采用尿素热解工艺时的热解产物温度高,中间没有缓存装置,因此不利于对其进行有效调节。由于每台锅炉设置2个SCR反应器,(各反应器进出口都设置了在线的NOx分析仪),而进入这2个反应器的烟气流量、NOx浓度等不可能完全一致,且热解炉出口到每个反应器的管路也不可能完全相同,因此需要对进入各反应器的氨气量进行单独调节。限于成本的考虑,不可能为每个反应器设置热解炉,因而只能调节尿素进入热解炉的总量,而不能调节进入各反应器的氨气量。这样,在一些工况下,很容易造成一侧反应器喷氨量过少,另一侧喷氨量偏多。如果喷氨量过剩,则SCR反应器出口氨逃逸量增大,这将影响空预器的安全运行。对此,目前采取的措施是:1)在每侧SCR反应器前的氨气管道上安装氨气分配阀,通过手动改变分配阀门的开度来保证两侧SCR反应器的氨气量,以满足各反应器对氨气的需求。2)利用每次停机时间对喷氨格栅、SCR反应器内部和热解炉内部进行检查,以确定是否存在磨损、堵塞等危害设备运行的情况发生,并对发现的问题及时进行处理。3)通过调整喷氨格栅的氨气调节阀门(每侧反应器安装有10个氨气调节阀门)的开度,调节反应器入口烟道横断面上不同点位处的氨气浓度,尽量保持SCR反应器入口烟气中的氨/氮比例一致,为氮氧化物在SCR反应器内部充分反应创造良好条件。(2)运行费用高。由于使用柴油作为热源分解尿素,每台炉设计工况下柴油耗量约为90kg/h,按2007年4台炉的年平均利用小时数6435h计算,4台炉每年的燃油量为2377t,按每吨柴油7000元计算,每年仅柴油一项,成本就达到1622万元。5　结论和建议尿素热解制氨系统运行稳定、安全,投用率高,各项指标基本能满足SCR脱硝技术的要求。与液氨作还原剂比较,未见其对SCR系统性能有不良影响。对于尿素热解系统调节与控制不便和运行费用较高的问题,需进行研究,以便提出优化方案。[参　考　文　献][1]　DB11/139—2007,锅炉大气污染物综合排放标准[S].[2]　GuidoBusca,LucaLietti,GianguidoRamis,etal.Chemi2calandMechanisticaspectsoftheselectivecatalyticre2ductionofNOxbyammoniaoveroxidecatalysts:Are2view[J].AppliedCatalysisB:Environmental,1998,18:1-36.[3]　田柳青.氨选择性还原脱除氮氧化物工业催化剂研究[D].华南理工大学硕士论文,2002.[4]　张强.燃煤电站SCR烟气脱硝技术及工程应用[M].化学工业出版社,2007.[5]　同方环境股份有限公司.华能北京热电有限责任公司1～4号锅炉烟气脱硝环保工程初步设计说明书———工艺部分[Z].2006.[6]　北京国电龙源环保工程有限公司.华能北京热电有限责任公司1～4号炉尿素热解制氨系统总承包工程初步设计说明书[Z].2007.欢迎订阅　欢迎投稿　欢迎刊登广告