尿素热解制氨技术在SCR脱硝中的应用

北极星环保网讯: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

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[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。

1SCR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。制氨工艺的方案比较见表1。

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。

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。

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