尿素制氨技术：尿素水解法

1、技术要求

1.1 系统概述

尿素水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、尿素溶液输送装置、尿素水解反应器及控制装置等。

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。尿素溶液经由输送泵进入水解反应器，水解反应器中产生出来的含氨气流送至反应区，被热风稀释后，产生浓度小于5%的氨气进入氨气—烟气混合系统，并由氨喷射系统喷入脱硝系统。系统产生的蒸汽冷凝水回收至疏水箱中，作为系统冲洗及溶液配置用水。系统排放的废氨气由管线汇集后从废水池底部进入，通过分散管将氨气分散入废水池中，利用水来吸收安全阀排放的氨气。

卖方所设计的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。

尿素溶解罐、尿素溶液储罐、尿素溶液输送装置、尿素水解反应器等为2台机组的SCR系统公用。

1.2 主要设备

(1) 尿素储存间

卖方为买方设计一个尿素储存间，尿素颗粒储存间的容量按两台机组脱硝系统设计工况下连续运行5d（每天按24h计）所需要的尿素用量来设计。

(2) 尿素溶解罐

设置一座不锈钢材质的尿素溶解罐，每只尿素溶解罐配1台斗提机。将尿素输送到溶解罐。在溶解罐中，用去除盐水制成约50%的尿素溶液。当尿素溶液温度过低时，蒸汽加热系统启动使溶液的温度高于80℃（确保不结晶）。材料采用SS304不锈钢。有效容积按2台锅炉BMCR工况下1天的用量设计。

尿素溶液给料泵为不锈钢本体，碳化硅机械密封的离心泵，设两台泵一运一备，并列布置。此外，溶液给料泵还利用溶解罐所配置的循环管道将尿素溶液进行循环，以获得更好混合。

(3) 尿素溶液储罐

尿素溶液经由尿素溶液给料泵进入尿素溶液储罐。设置两只尿素溶液储罐，满足5天的系统用量（40~60%尿素溶液）要求。储罐采用SS304不锈钢制造。储罐为立式平底结构，装有液面、温度显示仪、人孔、梯子、通风孔及蒸汽加热装置（保证溶液温度高于配制浓度对应的结晶温度5℃以上）等。储罐基础为混凝土结构，储罐露天放置时，四周加有隔离防护栏，并应考虑现场其他情况变量包括地震带，风载荷、雪载荷和温度变化等。罐体外实施保温。

设置尿素溶液伴热管道系统。尿素溶液管道由尿素溶解罐及储罐的加热蒸汽疏水进行伴热。蒸汽管道将从厂区辅助蒸汽母管上引接。

(4) 尿素溶液输送泵

设置一套尿素溶液供应装置，为水解反应器的脱硝装置供应尿素溶液。尿素溶液输送泵为不锈钢本体，碳化硅机械密封的离心泵，设两台泵一运一备，并列布置。

(5) 尿素水解系统

尿素水解系统包括尿素水解反应器模块、计量模块等。

浓度约40-60%的尿素溶液被输送到尿素水解反应器内，饱和蒸汽通过盘管的方式进入水解反应器，饱和蒸汽不与尿素溶液混合，通过盘管回流，冷凝水由疏水箱、疏水泵回收。

水解反应器内的尿素溶液浓度可达到40～60%，气液两相平衡体系的压力约为

0.48～0.6MPa，温度约为136～160℃。水解反应器中产生出来的含氨气流首先进入计量模块，然后与机组来热一次风在氨气-空气混合器处稀释，最后进入氨气－烟气混合系统。水解器材质为316L。

2台炉设置2台水解反应器，一用一备，水解反应器布置在尿素车间，单台水解反应器设备出力满足两台炉BMCR负荷下设计入口NOx浓度时最大氨耗量。

水解反应器为该系统的核心设备具体要求如下：

水解反应器设置有气相泄压及液相泄压等多套安全措施。

尿素溶液供应及尿素水解反应器的制氨能力有10%的裕量。

水解反应器使用寿命不少于30年。尿素水解反应器的布置在尿素区。保证机组在任

何工况下尿素水解反应器能满足脱硝反应，不影响脱硝效率。

水解反应器材质采用316L不锈钢，不需要额外添加压缩空气等防腐措施即满足使用

需求。采用撬装模块化供货，撬装模块需要集成与水解器本体相连的所有阀门、管道、仪

表及电伴热控制系统等。

水解器模块上所有尿素溶液和氨气管线均需要设置电伴热系统，其电伴热系统需要集

中显示在电伴热控制柜上显示。水解反应器模块须设置4级安全保护措施，包括但不限于

关断蒸汽输入、泄放水解器内气相压力、泄放水解器内液相溶液、安全阀起跳、爆破片爆

破等。水解器撬装模块上集成氨气管道自动清洗吹扫装置，其集成的水解器压力、液位测

点需设置冗余。

(6) 伴热系统

对尿素溶液输送管道，卖方应配置伴热系统。水解反应器后的气氨输送管道合理保温，保证氨空气混合器前的温度不低于120℃。

(7)泵、管道、阀门

泵、管道、阀门等与尿素接触的设备的材料均为不锈钢。水解反应器出口到AIG入口的管道、阀门宜采用316L不锈钢材质。

输送尿素溶液时，当管道的公称直径小于 DN50 时，管道内尿素溶液流速不大于

1m/s；当管道的公称直径大于 DN50 时，管道内尿素溶液流速不大于 2m/s。

(8)水冲洗系统

尿素溶液管道均应有保温措施避免尿素溶液结晶，在尿素溶液管道上要设置完善的除

盐水冲洗系统，消除尿素溶液结晶的影响。冲洗水最终回到尿素溶解罐。

(9) 加热蒸汽及疏水回收系统

尿素溶解罐和溶液储罐采用蒸汽加热系统，尿素溶液管道采用蒸汽疏水伴热系统。

卖方从买方指定的主厂房蒸汽母管或锅炉辅助蒸汽管道的接口处接出蒸汽，并将伴热

系统的疏水回用。

(10) 氨气吸收、废水稀释设施

设置一个氨气吸收、废水稀释设施。氨气吸收为一定容积地坑，地坑液位由坑泵、进水管和液位计联锁控制，氨气吸收设施设计成顶部喷淋水和进水。系统排放的废氨气由管线汇集后从吸收设施底部进入，通过分散管将氨气分散入吸收设施水中，利用水来吸收安全阀排放的氨气。

设置2台废液泵，一运一备。

数

2x660MW机组尿素水解系统运行主要消耗品耗量

主要设备清单

2*660MW机组方案