火电厂尿素热解和水解工艺研究

火电厂尿素热解和水解工艺研究

摘要：尿素作为烟气脱硝还原剂的一种，相较于液氨和氨水，具有其独特的优势，因此在火电厂氨气的制造中应用广泛。尿素在制造氨气的过程中，主要有两

种生产方式：热解和水解。本文主要对火电厂尿素热解和水解工艺特点进行了研究，并对其进行了对比。

关键词：脱硝技术尿素热解尿素水解

现阶段，火电厂在烟气脱硝还原剂的选择上主要有三种：液氨、氨水和尿素。液氨属于危险化学品，在安全性上存在着很大的隐患，在使用上存在着诸多限制。氨水的运行成本较高，且具有较强的腐蚀性，影响着火电厂的经济效益。而尿素，属于绿色肥料，不带有毒性，安全性高，并且投资成本较氨水来说比较低，运输、存储和使用都比较方便，所以在火电厂烟气脱硝还原剂中应用较多，故对火电厂

尿素热解和水解工艺的研究具有重要的意义。

一、火电厂尿素热解工艺原理及工作流程

1.1.火电厂尿素热解工艺原理

尿素呈针状，是一种白色或无色的颗粒，无臭无味，遇热不稳定，当迅速加

热的时候，尿素将会完全被分解为氨气和二氧化碳，实现制造氨气的目的。

1.2.火电厂尿素热解工作流程

火电厂烟气脱硝中的尿素热解主要由热解炉、电加热器、计量模块等部分构成，在尿素热解开始之前，先将尿素放置于存储仓中，经过人工或机械卸料运送

到溶解罐中，通过外部加热方式来进行尿素颗粒的溶解，在溶解过程中，溶解液

主要使用除盐水来进行，需要注意的是，溶解液的温度需要保持在40℃以上，因此，需要时刻关注加热情况，保持温度稳定。当将尿素溶解为50%的尿素溶液之后，通过输送设备将尿素溶液输送到尿素溶液储罐，然后经过雾化后送到热解炉，雾化后的尿素溶液在热解炉发生分解，产生氨气和二氧化碳，并经由氨喷射系统

进入脱硝烟道。

二、火电厂尿素水解工作原理及工作流程

火电厂烟气脱硝过程中，尿素在一定温度下能够水解生成氨气和二氧化碳。

主要流程为：将尿素颗粒经提升机运输到尿素溶解槽中，经过搅拌过程将其溶解

为浓度为40%-50%的尿素溶解液，并注意尿素溶解液的温度保持，然后将尿素溶

解液输送到水解换热器中进行加热分解，从而分解成氨气和二氧化碳，最后将分

解产物喷入烟气脱硝系统。需要注意的是，尿素水解属于吸热反应，因此，在水

解过程中要时刻注意加热的温度变化，确保温度达到需要值。

三、火电厂尿素热解工艺和水解工艺的比较

3.1.火电厂尿素热解工艺优点及缺点

火电厂尿素热解工艺优点：第一，由于在尿素热解过程中所使用的热解炉为

常压设备，因此，在氨气制造过程中没有氨气存留，不存在氨气泄漏问题，安全

性较高。第二，在尿素热解系统中，对氨气的需求信号响应时间要比尿素水解系

统快；第三，尿素热解过程中不存在腐蚀性问题，因此对热解炉材质的需求较低。

火电厂尿素热解工艺缺点：第一，尿素热解设备在运行过程中，由于其稀释

风温度较低，且尿素热解系统需氨量大，所以对热量的要求也多，需要单独设置

加热器，加大了运行成本。第二，在尿素热解过程中，如果热解炉内加热温度不

够或热空气流量低，都容易造成尿素颗粒热解不彻底，从而在尾部造成尿素存积，造成热解炉的停运，影响火电厂烟气脱硝的质量。

3.2.火电厂尿素水解工艺优势及缺点

尿素水解工艺优点：第一，尿素在水解过程中需要大量的热量作为支持，而

尿素水解所需要的热量可以通过火电厂工作过程中所产生的蒸汽余热来作为加热

的热源，从而降低了火电厂在烟气脱硝过程中的投入成本，提高了火电厂的经济

效益。第二，目前火电厂尿素水解过程中一般加入了催化剂，提高了尿素水解的

反应速度，从而更好的满足了火电厂烟气脱硝过程中对氨气的需求。第三，尿素

水解过程中的加热主要靠蒸汽余热来完成，从而减少了对高温加热设备的购入，

最大限度的避免了高温安全隐患的发生，提高了烟气脱硝系统的稳定性和安全性。第四，尿素水解过程中不受热风输送距离的束缚，在设备的安置上可以根据火电

厂的实际情况来灵活布置，并实现制造氨气系统的独立运行，使制造氨气系统最

快的投入到使用当中。

尿素水解工艺存在缺点：第一，尿素在水解过程中容易产生酸性物质，从而

腐蚀氧化水解设备表面，当达到高温时，还会腐蚀一般的不锈钢材料，造成尿素

水解设备的泄漏，存在着极大的安全隐患。第二，尿素水解过程中，如果达到一

定的温度时，尿素溶液经过受热会产生固体沉积物，从而造成尿素水解系统的堵塞。因此，在尿素水解过程中，经常选择浓度较低的尿素水溶液进行水解，并注

意对尿素溶解槽缓冲罐到水解器段的清洗，确保水解系统的通畅。

3.3.火电厂尿素热解和水解的比较

由上可以看出，在尿素制氨设备的投入上，尿素水解设备投入成本要低于尿

素热解设备，且运行费用也较尿素热解要低，但是，相对于技术工艺来说，尿素

热解技术更加成熟，在系统的运行上也比尿素水解系统要稳定，不存在氨气泄漏

的风险，安全系数高，在火电厂烟气脱硝系统中应用较多。

随着科学技术的飞速发展，在尿素热解和水解工艺上，其技术的创新也在不

断发展当中，在未来的发展上，尿素热解技术的投入成本将得到控制，尿素水解

技术也会越来越完善，也将会广泛的应用到火电厂烟气脱硝系统中来。

四、总结

综上所述，尿素作为火电厂烟气脱硝还原剂具有其独特的优势，普遍应用在

烟气脱硝系统中。作为尿素制氨的两种工艺，尿素热解和水解工艺都具有其各自

的优点和缺点。从目前来看，尿素热解技术由于其安全性和稳定性较尿素水解技

术应用要多，而尿素水解技术设备成本较低，放置灵活，因此，在火电厂烟气脱

硝系统应用中，要根据火电厂的实际情况，选择最为适合的尿素制氨工艺，以推

动火电厂的发展。

参考文献：

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