燃煤电厂脱硝还原剂液氨改尿素工艺比选
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1 尿素制氨工艺简介
尿素制氨工艺的主要可分为尿素溶液制备与存储以及尿 素分解制氨两部分遥 根据尿素分解制氨工艺的不同袁尿素制氨 工艺分为尿素水解工艺和尿素热解工艺遥
渊1冤尿素水解工艺遥 尿素水解技术用于脱硝还原剂制备在 国外锅炉烟气脱硝工程中得到应用已有较长时间遥 尿素水解 反应是尿素生产过程的逆反应袁其反应可以认为由 2 步组成院
液滴在热解炉内停留
时间约为 7耀8s袁 其理
论 转 化 率 约 为 90% 遥
同时根据国内多家电
厂尿素热解运行数据
估算袁尿素热解法转化
率与理论值相பைடு நூலகம்遥
图 3 炉外高温烟气换热器工艺流程示意图
渊2冤 系 统 响 应 性 遥
硝袁随着反应的不断进行袁尿素
几乎完全水解遥 根据国内多家
电厂尿素水解运行数据估算袁
尿素水解转化率可达 99%遥
尿素热解后分解成 1 个氨
分子和 1 个异氰酸分子遥 异氰
酸在热解室的环境条件下难以
分解为氨气袁 热解系统尿素转
图 2 热解炉结构图
化为氨的转化率相对较低遥 热 解炉设计温度在
600益左右袁 尿素溶液
CO渊NH2冤2+2NH4H2PO4+H2O寅2渊NH4冤2HPO4+CO2尹 2渊NH4冤2HPO4寅2NH3尹+2NH4H2PO4 综合反应院CO渊NH2冤2+H2O寅CO2尹+2NH3尹 尿素催化水解是在普通水解的基础上袁 在尿素水解过程
中添加磷酸盐作为催化剂改变反应路径袁加快反应速率袁提高 响应速率遥
关键词 液氨改尿素 尿素热解 尿素水解 技术性分析 经济性分析
中图分类号院X701
文献标识码院A
文章编号院1672-9064(2019)05原077原03
燃煤电厂脱硝用还原剂一般有液氨尧氨水和尿素遥 液氨方 案在投资与运行成本上具有明显优势袁 国内大部分燃煤电厂 都选择液氨作为还原剂遥 电厂液氨储量一般超过 10t袁根据叶危 险化学品重大危险源辨识曳渊GB/18218-2009冤 的相关规定袁构 成重大危险源遥 国家对安全运行的要求日益严格袁随着叶关于 加强燃煤机组脱硫脱硝安全监督管理的通知曳渊国能安全 咱2013暂296 号冤尧叶燃煤发电厂液氨罐区安全管理规定曳 等文件 的出台袁 燃煤电厂将脱硝还原剂由液氨升级为尿素是势在必 行的遥
NH2CONH2+H2O=NH2COONH4-15.5kJ/mol NH2COONH4=2HN3+CO2+177kJ/mol 第 1 步反应为尿素与水生成氨基甲酸胺盐袁 该过程为微 放热反应袁反应过程非常缓慢曰第 2 步反应为强吸热反应袁氨 基甲酸胺迅速分解生成 NH3 和 CO2袁反应过程非常迅速遥 对于水过剩的尿素溶液袁过量水的存在可加快反应速度遥 在有过量水参与的情况下袁尿素水解总的化学反应式为咱1暂院
环保技术
ISSN1672-9064 CN35-1272/TK
燃煤电厂脱硝还原剂液氨改尿素工艺比选
张力 张元赏
渊浙江天地环保科技有限公司 浙江杭州 310003冤
摘要 随着安全要求的提高袁 液氨作为燃煤电厂脱硝还原剂将逐步被尿素取代遥 描述尿素水解与尿素热解技术袁 并以 2伊 1000MW 燃煤发电机组改造项目为例袁从技术性与经济性角度比较了尿素水解与尿素热解工艺遥
2 技术经济性分析
2.1 技术性分析
作者简介院张力渊1990耀冤袁从事大气污染物治理工艺设计工作遥
77
ISSN1672-9064 CN35-1272/TK
环保技术
渊1冤尿素转化率遥 尿素水解
系统尿素转化率高于尿素热解
系统遥 尿素溶液在水解反应器
中发生可逆反应袁 尿素溶液在
一定条件下分解产生 NH3尧H2O 和 CO2 的混合气体遥 产生的混 合气体不断排出反应器用于脱
图 1 水解反应器内部结构图 渊2冤 尿素热解工艺遥 热解技术是利用热空气作为热源在 450耀600益快速分解 40%-50%的尿素溶液遥 反应方程式为院 CO渊NH2冤2寅NH3尹+HNCO HNCO+H2O寅NH3尹+CO2尹 尿素热解法的尿素溶解剂储存系统与水解法相同遥 尿素 溶液经由高流量循环模块输送到计量分配模块遥 该计量模块 能根据系统需氨量自动控制尿素溶液进入流量袁 并利用压缩 空气将尿素溶液雾化并通过雾化喷嘴喷入热解炉内袁 与经过 加热器加热后的稀释风混合后分解袁生成 NH3尧H2O 和 CO2曰再 通过氨喷射系统喷入脱硝反应器咱3暂遥 尿素热解炉需按机组靠近 锅炉单元布置遥 热解炉结构如图 2 所示遥 传统尿素热解技术一般采用电加热器作为稀释风的热 源袁该技术在国内应用较多遥 因电加热本身功耗较大袁导致尿 素热解系统运行成本过高遥 近年来袁推出了高温烟气换热器替 代电加热器袁 即用烟气余热作为稀释风的热源的尿素热解技 术袁降低了尿素热解系统的运行费用遥 烟气换热器主要有炉外 高温烟气换热器和炉内高温烟气换热器遥 炉外高温烟气换热器是从锅炉高过后尧 高再前烟道引 1 路高温烟气渊抑800益冤袁将一次热风通过高温烟气换热器加热 至 450耀600益咱4暂遥 详见图 3遥 炉内高温烟气换热器是在水平低过入口的烟道内增设高 温烟气换热器渊图 4冤袁将稀释风通入换热器内袁与锅炉烟道内 的热烟气进行热交换袁换热器安装于锅炉转向室部位袁空气在 管内流动袁烟气在管外绕流加热钢管遥 由于换热器放置于锅炉 内部袁其管路积灰情况等检修工作多有不便咱5暂遥
NH2CONH2+xH2O=2NH3尹+CO2尹+渊x-1冤H2O+161.5kJ/mol 尿素溶液在 130耀160益反应温度和 0.4耀0.6MPa 反应压力 条件下发生水解反应袁产生 NH3尧H2O 和 CO2 的混合气体遥 水解 反应器内部结构如图 1 所示袁 水解反应器内尿素溶液容积率 一般控制在 70%以下袁上部空间作为水解气的缓存空间袁一般 预留 3耀5min 的需氨量袁以提高其对锅炉负荷的响应性遥 催化水解是在普通水解的基础上袁 在初次投运时添加一 种磷酸铵盐类催化剂到水解反应器内袁 通过催化剂的催化作 用袁使尿素在温度 135耀160益尧压力 0.4耀0.9MPa 下进行快速水 解反应袁响应时间可达到 1min 以内咱2暂遥 催化水解法其化学反应式为院
尿素制氨工艺的主要可分为尿素溶液制备与存储以及尿 素分解制氨两部分遥 根据尿素分解制氨工艺的不同袁尿素制氨 工艺分为尿素水解工艺和尿素热解工艺遥
渊1冤尿素水解工艺遥 尿素水解技术用于脱硝还原剂制备在 国外锅炉烟气脱硝工程中得到应用已有较长时间遥 尿素水解 反应是尿素生产过程的逆反应袁其反应可以认为由 2 步组成院
液滴在热解炉内停留
时间约为 7耀8s袁 其理
论 转 化 率 约 为 90% 遥
同时根据国内多家电
厂尿素热解运行数据
估算袁尿素热解法转化
率与理论值相பைடு நூலகம்遥
图 3 炉外高温烟气换热器工艺流程示意图
渊2冤 系 统 响 应 性 遥
硝袁随着反应的不断进行袁尿素
几乎完全水解遥 根据国内多家
电厂尿素水解运行数据估算袁
尿素水解转化率可达 99%遥
尿素热解后分解成 1 个氨
分子和 1 个异氰酸分子遥 异氰
酸在热解室的环境条件下难以
分解为氨气袁 热解系统尿素转
图 2 热解炉结构图
化为氨的转化率相对较低遥 热 解炉设计温度在
600益左右袁 尿素溶液
CO渊NH2冤2+2NH4H2PO4+H2O寅2渊NH4冤2HPO4+CO2尹 2渊NH4冤2HPO4寅2NH3尹+2NH4H2PO4 综合反应院CO渊NH2冤2+H2O寅CO2尹+2NH3尹 尿素催化水解是在普通水解的基础上袁 在尿素水解过程
中添加磷酸盐作为催化剂改变反应路径袁加快反应速率袁提高 响应速率遥
关键词 液氨改尿素 尿素热解 尿素水解 技术性分析 经济性分析
中图分类号院X701
文献标识码院A
文章编号院1672-9064(2019)05原077原03
燃煤电厂脱硝用还原剂一般有液氨尧氨水和尿素遥 液氨方 案在投资与运行成本上具有明显优势袁 国内大部分燃煤电厂 都选择液氨作为还原剂遥 电厂液氨储量一般超过 10t袁根据叶危 险化学品重大危险源辨识曳渊GB/18218-2009冤 的相关规定袁构 成重大危险源遥 国家对安全运行的要求日益严格袁随着叶关于 加强燃煤机组脱硫脱硝安全监督管理的通知曳渊国能安全 咱2013暂296 号冤尧叶燃煤发电厂液氨罐区安全管理规定曳 等文件 的出台袁 燃煤电厂将脱硝还原剂由液氨升级为尿素是势在必 行的遥
NH2CONH2+H2O=NH2COONH4-15.5kJ/mol NH2COONH4=2HN3+CO2+177kJ/mol 第 1 步反应为尿素与水生成氨基甲酸胺盐袁 该过程为微 放热反应袁反应过程非常缓慢曰第 2 步反应为强吸热反应袁氨 基甲酸胺迅速分解生成 NH3 和 CO2袁反应过程非常迅速遥 对于水过剩的尿素溶液袁过量水的存在可加快反应速度遥 在有过量水参与的情况下袁尿素水解总的化学反应式为咱1暂院
环保技术
ISSN1672-9064 CN35-1272/TK
燃煤电厂脱硝还原剂液氨改尿素工艺比选
张力 张元赏
渊浙江天地环保科技有限公司 浙江杭州 310003冤
摘要 随着安全要求的提高袁 液氨作为燃煤电厂脱硝还原剂将逐步被尿素取代遥 描述尿素水解与尿素热解技术袁 并以 2伊 1000MW 燃煤发电机组改造项目为例袁从技术性与经济性角度比较了尿素水解与尿素热解工艺遥
2 技术经济性分析
2.1 技术性分析
作者简介院张力渊1990耀冤袁从事大气污染物治理工艺设计工作遥
77
ISSN1672-9064 CN35-1272/TK
环保技术
渊1冤尿素转化率遥 尿素水解
系统尿素转化率高于尿素热解
系统遥 尿素溶液在水解反应器
中发生可逆反应袁 尿素溶液在
一定条件下分解产生 NH3尧H2O 和 CO2 的混合气体遥 产生的混 合气体不断排出反应器用于脱
图 1 水解反应器内部结构图 渊2冤 尿素热解工艺遥 热解技术是利用热空气作为热源在 450耀600益快速分解 40%-50%的尿素溶液遥 反应方程式为院 CO渊NH2冤2寅NH3尹+HNCO HNCO+H2O寅NH3尹+CO2尹 尿素热解法的尿素溶解剂储存系统与水解法相同遥 尿素 溶液经由高流量循环模块输送到计量分配模块遥 该计量模块 能根据系统需氨量自动控制尿素溶液进入流量袁 并利用压缩 空气将尿素溶液雾化并通过雾化喷嘴喷入热解炉内袁 与经过 加热器加热后的稀释风混合后分解袁生成 NH3尧H2O 和 CO2曰再 通过氨喷射系统喷入脱硝反应器咱3暂遥 尿素热解炉需按机组靠近 锅炉单元布置遥 热解炉结构如图 2 所示遥 传统尿素热解技术一般采用电加热器作为稀释风的热 源袁该技术在国内应用较多遥 因电加热本身功耗较大袁导致尿 素热解系统运行成本过高遥 近年来袁推出了高温烟气换热器替 代电加热器袁 即用烟气余热作为稀释风的热源的尿素热解技 术袁降低了尿素热解系统的运行费用遥 烟气换热器主要有炉外 高温烟气换热器和炉内高温烟气换热器遥 炉外高温烟气换热器是从锅炉高过后尧 高再前烟道引 1 路高温烟气渊抑800益冤袁将一次热风通过高温烟气换热器加热 至 450耀600益咱4暂遥 详见图 3遥 炉内高温烟气换热器是在水平低过入口的烟道内增设高 温烟气换热器渊图 4冤袁将稀释风通入换热器内袁与锅炉烟道内 的热烟气进行热交换袁换热器安装于锅炉转向室部位袁空气在 管内流动袁烟气在管外绕流加热钢管遥 由于换热器放置于锅炉 内部袁其管路积灰情况等检修工作多有不便咱5暂遥
NH2CONH2+xH2O=2NH3尹+CO2尹+渊x-1冤H2O+161.5kJ/mol 尿素溶液在 130耀160益反应温度和 0.4耀0.6MPa 反应压力 条件下发生水解反应袁产生 NH3尧H2O 和 CO2 的混合气体遥 水解 反应器内部结构如图 1 所示袁 水解反应器内尿素溶液容积率 一般控制在 70%以下袁上部空间作为水解气的缓存空间袁一般 预留 3耀5min 的需氨量袁以提高其对锅炉负荷的响应性遥 催化水解是在普通水解的基础上袁 在初次投运时添加一 种磷酸铵盐类催化剂到水解反应器内袁 通过催化剂的催化作 用袁使尿素在温度 135耀160益尧压力 0.4耀0.9MPa 下进行快速水 解反应袁响应时间可达到 1min 以内咱2暂遥 催化水解法其化学反应式为院