尿素热解制氨技术在SCR脱硝中的应用

尿 素 热 解 制 氨 技 术 [摘 要] [关 键 词] [中图分类号] [文献标识码] [文 章 编 号] [DOl编 号] 在 SCR 脱 硝 中 的 应 用 冬贤 ，刘绍培。，吴晓峰 ，孟德润 同方环境股份有限公司，北京 100083 华能北京热电有限责任公司，北京 100023 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 。 电厂；烟气脱硝；SCR；尿素热解 ；氨气制备 X701 B 1002—3364(2009)08—0065—03 10．3969／j．issn．1002—3364．2009．08．065 APPLICATION OF UREA PYRoLYSIS TO PREPARE AM MONIA TECHNoLoGY INTo SCR DENITRIFICATIoN ZHAO Dong—xian ，LIU Zhao—pei。，W U Xiao—feng ．M ENG De—runI 1．Tongfang Environmental Co Ltd，Beiiing 100083，PRC 2．Huaneng Beijing Thermal Power Co Ltd，Beijing 100023，PRC Abstract：The technology of urea pyrolysis to prepare ammonia and its application situation in SCR Denitrification of Huaneng Beijing Thermal Power Co Ltd have been presented． It is c1ear from oDera— tlon practme in half one year that the operation of the urea pyrolysis to prepare ammonia system is sta— ble，safe and having high commissioning rate，various indices all are basically satisfying the require — ments of SCR denitrification technology，the deficiency is existing in uncOvenient regulation of ammo — nia output from this system，and high operation expensives ． Key words：power plant；flue gas denitrification；SCR；urea pyrolysis；ammonia preparation 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 830 t／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 100 mg／m。的氮氧化物排放标准Ⅲ，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 。 者 ： 赵冬贤(1978一) 男 甘肃武成人，工程师，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．corn．cn 赵 发电技术论坛 一一一 发 电 技 术 论 坛 热 力 第 发 SCR脱硝工艺中氨的制备 溶液在热解室里进行完全分解 ，分解产物 NH。与稀释 空气混合后进人 SCR喷氨系统。 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。 去离 表 1 液氨 、氨水 、尿 素制 氨工艺方案 比较 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 ，喷人烟道的氨气混合物 温度约为 300℃，对 SCR 人 口烟气温度的影响很 小 。 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 3 华能北京热电厂脱硝系统 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(NH ) ，在高温高压 (160～240℃，2．0 MPa)或者高 温常压 (350～650 ℃，0．1 MPa)条件下，c N键断裂分解成 NH。与 CO。。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 NO 0UTULTRA工艺(图 1)，目前 该工艺已在 16台机组上得到应用 ，其 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 是 ：首先在 溶解系统中将尿素配制成质量浓度为 4O ～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 华能北京热 电厂烟气脱硝采用 SCR法_5]，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 NO 排放浓度不高于 50 mg／m。 (氧含量 6 ，于烟气，标准状态)，氨的逃逸率不大于 3 L／L，SO。／s0。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 ) 项目 数值 出口氨流量／kg·h 尿素热解率／ 分解产物中NHa浓度／ 分解产物温度／℃ 分解产物压力(喷氨格栅前)／kPa 尿素耗量／kg·h 尿素制氨装置每小时电耗／kW ·h 除盐水耗量／kg·h-1 0号柴油耗量／kg·h 辅助蒸汽耗量(冬季最大)／t·h 142 1O0 ≤5 ≤ 260～350 ≥ 4 25O 15O 250 9O 5．7 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 1o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 3 ffL／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 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 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 No 分析仪)，而进 入这 2个反应器的烟气流量、NO 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 1O个氨气调节阀门)的开度，调节反应器人 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 90 kg／h，按 2007 年 4台炉的年平均利用小时数 6 435 h计算，4台炉每 年的燃油量为 2 377 t。按每吨柴油 7 000元计算，每年 仅柴油一项 ，成本就达到 1 622万元。 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] DB11／139～2OO7，锅炉大气污染物综合排放标准[s]． [2] Guido Busca，I uca Lietti，Gianguido Ramis，et a1．Chemi— cal and Mechanistic aspects of the selective catalytic re— duction of N Or by ammonia over oxide catalysts：A re— view[J]．Applied Catalysis B：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一 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． ； } ⋯ 欢迎订阄 欢迎投稿 一 农迎甜釜 广告 发 电 技 术 论 坛