洛阳电厂脱硝还原剂液氨改尿素可行性设计

电厂

2×300MW机组改建工程

脱硝还原剂液氨改尿素可行性方案

发电

2016.10

目录

脱硝还原剂液氨改尿素可行性方案 (1)

1、项目概况 (1)

2、尿素制氨工艺 (1)

2.1 热解制氨系统工艺 (1)

2.2 水解系统工艺 (3)

3、现场条件概况 (5)

4、尿素水解方案 (5)

4.1 尿素水解方案一 (5)

5、尿素热解方案 (5)

5.1 系统概述 (5)

5.2 主要设备 (5)

6、技术比较 (6)

6.1 尿素热解技术 (6)

6.2 尿素水解技术 (7)

7、厂用电增容改造 (7)

8、方案比较 (7)

8.1 投资费用比较 (7)

8.2 运行费用比较 (8)

8.3 方案技术经济定性对比汇总 (8)

9、结论和建议 (9)

9.1 结论 (9)

9.2 建议 (9)

1、项目概况

电厂机组容量为2×300MW，脱硝还原剂采用液氨法，脱硝系统单台机组氨耗量为127kg/h。

根据集团公司指示，需要将我厂脱硝还原剂由液氨更改为尿素方案，现就该方案更改作如下论证。

2、尿素制氨工艺

以尿素作为原料制取氨气相对于氨水蒸发及液氨蒸发技术具有较高的安全性，随近几年国家对安全运行要求的提高，已逐步代替液氨作为还原剂制备原料。尿素制氨技术目前成熟的有尿素热解和尿素水解制氨两种方法。

2.1 热解制氨系统工艺

尿素热解制氨的原理是利用辅助能源(燃油、电加热等)在650℃温度的热解炉，将雾化的尿素溶液直接分解为氨气，其反应方程式为：

CO(NH

2)

2

→ NH

3

↑+ HNCO

HNCO + H

2O → NH

3

↑ + CO

2

↑

尿素热解制氨系统是由SNCR技术发展而来，早期的该项技术主要由美国燃料公司开发。尿素热解制氨系统由1)尿素颗粒储存和溶解系统、2)尿素溶液储存和输送系统及3)尿素热解系统组成。

在该系统中，储存于储仓的尿素颗粒由输送到溶解罐，用除盐水溶解成质量浓度为40%-60%的尿素溶液，通过泵输送到储罐进行储存；之后尿素溶液经给料泵、计

量与分配装置、雾化喷嘴等进入高温分解室，在650℃分解生成NH

3、H

2

O和CO

2

，分

解产物经氨喷射系统进入SCR系统。尿素热解制氨系统采用单元制布置(一台热解炉产氨供一台机组)。

尿素热解制氨系统简要工艺流程如下：

该项技术在国有较多应用，在国已经应用于200多台机组。

尿素热解炉现场图片：

尿素热解制氨技术来源于SNCR技术，其热解能源前期主要使用燃烧柴油的方式获得(华能高碑店电厂)，由于燃烧柴油不方便及会带来储存柴油等其他问题，后来采用电加热空气到650℃方式，电耗较高，最后改为电加热一次风的方式，电耗有所

降低，但其电耗仍较高。

尿素热解炉需布置在脱硝钢架上。

2.2 水解系统工艺

尿素水解制氨工艺的原理是尿素水溶液在一定温度下会发生水解反应产生氨气。其化学反应式为：

NH

2-CO-NH

2

＋ H

2

O → 2NH

3

↑＋ CO

2

↑

尿素水解制氨系统由1)尿素颗粒储存和溶解系统、2)尿素溶液储存和输送系统及3)尿素水解系统组成。其中1)、2)部分与热解系统基本一致。

尿素颗粒在尿素溶解罐中配置成约40%-60%浓度的尿素溶液，随后尿素溶液储存在尿素溶液储罐中。尿素溶液通过泵输送到水解反应器中水解产生氨气，氨气随后进入SCR区氨空气混合器后喷入烟道用作烟气脱硝的还原剂。

尿素水解制氨简要工艺流程如下：

图1 典型的尿素水解制氨系统

由于尿素水解制氨系统解决了液氨的装卸、运输、储存等问题，水解器制氨备案随制随用，无需储存，彻底解决了电厂脱硝工程还原剂制备系统的安全隐患问题。尿素水解制氨系统主要的能源方式是电厂的辅助蒸汽，所需要的蒸汽参数为：压力0.7MPa，温度180℃以上。通常每台300MW机组脱硝需氨量约200kg/h的情况下，蒸汽耗量约为1.0t/h。

尿素水解制氨系统可以采用单元制布置(一台水解器产氨供一台机组)，也可采

用公用制布置(一台水解器产氨供多台机组)。

尿素水解制氨反应器为机电控一体化的撬装设备，出厂前所有管道、阀门、仪表等均已安装、调试完成，并做好了油漆防腐和保温伴热。设备到现场后接上管口和电缆即可启动。

尿素水解制氨反应器可以放置在脱硝钢架上，也可布置在尿素车间，送产品氨气至脱硝区。

水解器项目模块三维设计图：

水解器项目模块现场图片：

3、现场条件概况

项目规划时脱硝还原剂按液氨法考虑。目前脱硝已按液氨作为还原剂方式建成投运(脱硝钢架未考虑尿素制氨反应器荷载)。

4、尿素水解方案

由于脱硝钢架未考虑尿素制氨反应器荷载，本次尿素水解方案按照常规布置放在尿素车间，利用管道将产品氨气送至脱硝区。

根据实际情况有如下两个方案：

4.1 尿素水解方案

尿素溶液制备及储存系统按照两台机组进行设计。尿素水解区安装2台尿素水解器，一用一备。单台尿素水解器的出力按照两台炉110%的出力进行设计，即单台水解装置气氨出力为254kg/h。

尿素车间占地为28.5×31m，可在？场地上规划建设。

5、尿素热解方案

5.1 系统概述

尿素热解法制氨系统包括尿素储存间、斗提机、尿素溶解罐、尿素溶液给料泵、尿素溶液储罐、供液泵、计量和分配装置、背压控制阀、绝热分解室(含喷射器)及控制装置等。

尿素储存于储存间，由斗提机输送到溶解罐里，用除盐水将干尿素溶解成约50%质量浓度的尿素溶液，通过尿素溶液给料泵输送到尿素溶液储罐。尿素溶液经由供

液泵、计量与分配装置、雾化喷嘴等进入绝热分解器分解，生成NH

3、H

2

O和CO

2

，分

解产物与稀释空气混合均匀并喷入脱硝系统。

尿素制氨工艺应满足：还原剂的供应量能满足锅炉不同负荷与脱硝效率的要求，调节方便、灵活、可靠。尿素储存区与其他设备、厂房等要有一定的安全防火距离，并在适当位置设置室外防火栓，设有防雷、防静电接地装置。尿素制氨工艺应配有良好的控制系统。

5.2 主要设备

(1) 计量分配装置

尿素溶液的计量分配装置应能精确地测量和控制输送到分解室的尿素溶液流量。每台炉设置1套计量分配装置，用于控制每只尿素溶液喷射器的流量及雾化和冷却空气的压力和流量。