尿素熱解制氨技術(shù)利用高溫空氣或煙氣作為熱源,將霧化的尿素溶液完全分解為氨氣,氨氣作為還原劑進入煙道與煙氣混合后進入SCR反應器,在催化劑的作用下將氮氧化物還原成無害的氣和水。該技術(shù)并已應用于100MW~660MW機組脫硝裝置,成功案例表明,該技術(shù)各項技術(shù)性能指標穩(wěn)定可靠。
SCR系統(tǒng)(選擇性催化還原脫硝工藝)三種主流還原劑制備工藝比較:液氨法、尿素水解法、尿素熱解法。
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液氨
尿素水解
尿素熱解
工藝設(shè)備
一般
復雜
一般
響應時間
快
慢
快
運行維護
中
大
小
投資費用
低
高
中
應用廣泛性
多
很少
逐年增加
安全風險
重大危險源,受管制
壓力高,氨泄露問題
常壓,非危險源,安全
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 尿素熱解制氨系統(tǒng)示意圖
使用安全的尿素,且易于運輸和儲存,無危險源建設(shè)、運行、管理的困擾;
占地面積小,周圍不需要大距離的防火安全間距;
與尿素水解相比,投資與運行費用相當,但不需要壓力容器,安全性更高;
精確計量,調(diào)節(jié)控制容易,響應速度更快;
分解完全,熱解爐能將尿素溶液完全分解為還原劑;
熱源可根據(jù)現(xiàn)場實際情況選擇性的組合,一般采用電加熱,也可以用燃油、燃氣或鍋爐高溫煙氣作為熱源。
工藝流程如下:配制好的尿素溶液(約50%濃度),通過尿素溶液混合泵輸送到尿素溶液儲罐,尿素溶液經(jīng)由給料泵、計量與分配裝置、霧化噴嘴等進入分解室,稀釋空氣(一般取熱一次風)經(jīng)加熱后也進入分解室。加熱方式有電加熱器加熱、燃油加熱和燃氣加熱等不同方式,電廠可根據(jù)各自實際情況做出最經(jīng)濟性的選擇。分解室的溫度要維持在合適的溫度一般為(300℃ ~650 oC),以保證霧化后的尿素液滴能在絕熱分解室內(nèi)完全分解,分解產(chǎn)物(NH 和CO,)經(jīng)由氨噴射系統(tǒng)進入脫硝煙道。尿素的耗量由脫硝反應的氨需量計算而來。
尿素結(jié)晶有系統(tǒng)設(shè)備的問題,例如熱解室本身設(shè)計不合理。溫度和速度分布是熱解室設(shè)計最重要的因素。熱解室本身對流場和溫度場設(shè)計有很高的要求。體現(xiàn)在,一方面要保證熱解室的流場足夠均勻,使噴槍噴出的尿素溶液霧滴和熱空氣充分混合,同時要使整個熱解室內(nèi)熱空氣盡量旋流,使中心部位流速低,利于增加停留時間,貼近避免部位流速高,不易造成粘結(jié)。另一方面應保證熱解室內(nèi)的溫度場分布合理。應保證整個熱解室都處在能夠?qū)崿F(xiàn)尿素熱解的溫度區(qū)間內(nèi),沒有
溫度分布死角,沒有局部的低溫區(qū),使尿素溶液不會因為溫度達不到分解所需的條件而形成結(jié)晶。
噴槍所用的霧化空氣純度不足。盡管所有的尿素熱解系統(tǒng)都在運行說明中明確規(guī)定了霧化空氣必須使用儀用壓縮空氣,但是具體到各電廠,由于設(shè)備條件或管道老化等各方面原因,導致噴槍中的霧化空氣純度不足。霧化空氣中的雜質(zhì)會影響尿素的霧化效果,使霧化后的尿素液滴粒徑無法達到熱解室所設(shè)計要求的粒徑范圍。同樣,霧化空氣中的雜質(zhì)可能會堵塞噴嘴,使噴槍甚至無法完成霧化。
熱一次風(熱二次風)中灰分含量過高?;?span style="font-family:宋體;">分含量高,則首先會由于顆粒碰撞,對熱解室內(nèi)整個
流場分布造成影響--, ,與設(shè)計時的計算流場有差別。其次灰分顆粒物與小粒徑的尿素霧滴結(jié)合,形成大粒徑的尿素、灰分混合顆粒物,大粒徑混合顆粒物在旋轉(zhuǎn)氣流中結(jié)合越來越多的尿素霧滴,粒徑越來越大,最終在熱解室內(nèi)無法分解、直接沉淀,形成初始結(jié)晶層。最后,灰分還會直接堵塞噴嘴,從而影響噴霧效果,引起結(jié)晶。