燃煤电厂脱硝还原剂液氨改尿素工艺比选
液氨改尿素工程方案选择及对比分析
液氨改尿素工程方案设计对比分析1 尿素脱硝方案选择目前国内采用尿素脱硝工艺主要有尿素热解、尿素水解、尿素直喷三种方式，其原理均是利用尿素溶液在一定的温度下发生分解，生成氨气完成脱硝反应过程。
1.1 尿素脱硝工艺简介1.1.1尿素热解工艺尿素热解技术大多来自美国Fuel Tech 公司,其工艺流程见图1.1-1。
将尿素用斗式提升机输送到装有除盐水的溶解罐, 溶解形成40%~50%浓度的尿素溶液(需要外部加热, 溶液温度保持在40℃以上), 通过尿素溶液给料泵输送到尿素溶液储罐。
尿素溶液经由给料泵、计量与分配装置、雾化喷嘴等进入热解炉, 在600 ℃, 0.1 MPa 的条件下分解, 生成NH3, H2O 和CO2, 稀释空气经加热后也进入热解炉, 与生成的分解产物氨气和二氧化碳混合, 经充分混合后由氨喷射系统进入脱硝烟道。
尿素的热解反应如下:CO (NH2)2=NH3 + HNCO= +579.32 kJ/ molr H mHNCO + H2O=NH3 + CO2= -87.19 kJ/ molr H m图1.1-1 尿素热解工艺流程图热解炉利用空预器提供的热一次风，通过加热装置作为热源，来完全分解要传送到氨喷射系统的尿素。
热解炉是一个反应器，在所要求的温度下，热解炉提供了足够的停留时间以确保尿素到NH3的转化。
一个完整的热解炉由出入口连接法兰、外部隔热保温层、NH3/空气混合物的流量、压力以及温度的控制和过程指示等组成。
热解炉喷枪组设计安装在热解炉上，喷枪布置在热解炉的周围。
喷枪将根据在热解炉内获得合适的尿素雾化和分布所需要的流量和压力，来确定其大小和特性。
稀释风的加热装置，常用的有电加热器加热方式，炉内加热方式、亦有高温烟气加热的方式，提供给热解炉热风以维持适当的温度保证尿素分解。
（一）稀释风电加热技术电加热器依据热解炉温度及流量调整电加热装置的出口温度来实现过程控制和保障工艺中安全性要求。
该装置通过与喷射区域计量及分配装置以及电厂DCS系统相连接，来响应系统的变化，实现对出口温度的自动调节。
脱硝SCR液氨站改尿素制氨技术分析
脱硝SCR液氨站改尿素制氨技术分析作者：赵开题来源：《机电信息》2020年第30期摘要：随着发电企业安全生产转型升级，燃煤发电机组的烟气脱硝还原剂逐渐使用尿素来代替换液氨。
尿素制氨技术最早起源于美国，一般是采用尿素热解、水解这两种方式来制备氨气（NH3），這两种方式在实际的运用过程中都存在问题，现对尿素热解制氨技术、水解制氨技术进行对比分析，并得出相关结论。
关键词：SCR脱硝;尿素;热解;水解;催化0 引言随着国家对发电企业安全生产要求的提高，液氨作为燃煤机组烟气脱硝还原剂，将逐渐被尿素取代，主要原因是尿素常温下性质稳定，氨水安全性更高。
火力发电领域，烟气脱硝技术中的尿素制氨主要是使用成熟的尿素热解、水解。
1995—2000年，美国的燃料公司对其进行研究，2002年成功将其投入商业发展。
当前，节能环保理念深入人心，人们对脱硝运行的适应性调节要求提高，国内科研单位和制造厂家对尿素制氨技术进行改进，出现了一批适应性更好、效率更高的技术和装备。
1 SCR脱硝技术选择性催化还原法（SCR）脱硝是目前烟气脱硝技术中使用非常广泛的技术，因为没有多余产物，过程无公害、无污染，技术成熟、系统简单、操作方便、脱硝效率高于90%等优势，SCR脱硝在市场上得到广泛应用。
脱硝还原剂主要是使用液氨、氨水、尿素，液氨是危险化学品，使用过程中存在安全隐患。
国家当前越来越重视工业生产安全，因此出台了相关限制政策，导致生产企业在选择液氨作为还原剂时，需要经过严格的审批过程，审批完成后才能够使用。
而审批过程消耗大量的时间和精力，在运输、储存及使用方面都受到限制，再加上液氨的运行成本比较高，综合以上因素，液氨的使用有其局限性，人们必须考虑使用别的物质代替液氨。
尿素可以制作氨水和氨气，而且运行成本低，常温下性质稳定，安全性高，尿素的运输、存储、使用都非常便捷，在这种情况下，尿素制氨的脱硝方式受到人们的广泛欢迎[1]。
从一定角度来看，SCR尿素制氨工艺的投资、运行消耗往往大于液氨制氨，但综合多方面因素，人们更倾向于选择尿素制氨工艺。
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燃煤机组脱硝还原剂选用液氨和尿素的安全经济探讨
:0 前言
1 脱硝系统概况
徐州中能自备电厂新建一台350MW 超临界抽凝燃煤发电机组，锅炉安装低NOx 燃烧装置，同时，按照国家环保政策，同步安装选择性催化还原烟气脱硝装置（即SCR），选用蜂窝式催化剂，催化剂层数为2+1，以保证氮氧化物达标排放。
脱硝装置入口设计NOx 为300mg/Nm3，设计脱硝效率为80%，氨逃逸率小于3ppm。
1.1 液氨的基本特性
1）氨为无色气体，有刺激性恶臭味。
2)氨气与空气会形成爆炸性混合物，在浓度为16%～25%时，遇明火会产生爆炸。
3)氨是有毒物质，为GB12268 规定的危险品，会导致人急、慢性中毒，严重时可致人死亡。
储存量超10t，则属于重大危险源，被纳入国家安全监察机构重点监控范围。
4)液氨的运输与储存有严格的标准规定，这使得液氨的运输费用很高。
液氨储罐与
周围的道路、厂房、建筑等的防火间距不允许少于15m。
1.2 尿素的基本特性
尿素是白色或浅黄色的结晶体，易溶于水，在高温(350～650℃)下可完全分解为
NH3。
因尿素在运输、储存中无需安全及危险性的考虑。
1.3 工艺比较
1）液氨法：液氨由槽车运送到液氨贮槽，液氨贮槽输出的液氨在氨气蒸发器内经40 ℃左右的温水蒸发为氨气，并将氨气加热至常温后，送到氨气缓冲槽备用。
缓冲槽的
氨气经调压阀减压后，送入氨气/空气混合器中，与来自稀释风机的空气充分混合后，通过喷氨格栅(AIG)之喷嘴喷人烟气中，与烟气混合后进入SCR 催化反应器。
主要反
应式如下：
1。
电厂脱硝系统还原剂由液氨改尿素制备的案例解析
电厂脱硝系统还原剂由液氨改尿素制备的案例解析摘要：作为宁夏首例成功实施了脱硝系统还原剂由液氨制备改造为尿素水解器制备的企业，宁夏电投西夏热电有限公司通过项目的实施，积累了许多宝贵的经验。
本文将以该项目为例对该技术进行介绍，并提出改造中需要注意的技术问题和解决措施，以供同行业参考。
关键词：SCR脱硝系统；尿素水解改造；液氨气化引言西夏热电有限公司一期2x200MW和二期2x350MW燃煤机组脱硝系统均采用选择性催化还原脱硝技术，还原剂为氨气，一期采用液氨制备工艺，二期采用尿素水解制备工艺。
近年来，国家能源局对企业的重大危险源加强了管控力度，先后下发了《国家能源局综合司关于切实加强电力行业危险化学品管理治理工作的紧急通知》等一系列文件，要求各电力企业加快推进尿素替代升级改造进度，西夏热电有限公司位于银川市区边缘，为响应上级的号召以及进一步确保厂区及周边企业的安全，2019年，公司将一期脱硝系统还原剂由液氨制备改为尿素水解制备，成为宁夏首例成功实施液氨制备改造为尿素水解器制备的项目，为同行业提供了参考性和建设性意见。
1.尿素水解原理尿素水解系统由尿素溶解、储存和水解三大部分组成，尿素原料在溶解罐完成尿素的溶解，并运送至溶液储存罐。
储存罐中的尿素溶液由泵输送至尿素水解器，在水解器中由辅汽（温度180°C，压力1MPa）进行加热水解，化学反应式为：经水解后，所产气体的质量份额分别为：NH3占28.3%，CO2占36.7%，H2O占35%，通过水解器出口流量调节阀控制后，送至锅炉SCR入口氨/空混合器。
2.尿素水解制备工艺对设备的要求（1）输送管道：原有系统液氨所制氨气纯度极高，基本无管道腐蚀风险，而尿素水解所制氨气纯度为25%~30%，同时还混有二氧化碳和水蒸气，氨气和二氧化碳在温度低于140℃时会重组形成冷凝物，对管道和阀门有强烈的腐蚀作用，因而此前的普通碳钢管道无法满足改造后的安全运行，需要重新更换不锈钢管道和阀门，并且管道焊接按照承压部件的焊接工艺和要求实施。
浅析火电厂脱硝液氨改尿素的利弊与施工质量控制要点
浅析火电厂脱硝液氨改尿素的利弊与施工质量控制要点摘要：随着环保政策的日益趋紧，燃煤电厂锅炉烟气中脱硝的氮氧化物排放标准也更为严格。
按照国家和地方政府对安全的要求，出于对重大危险源的管控，作为脱硝使用的还原剂液氨受到了更多的限制，尿素水解制氨技术逐渐受到青睐。
关键词：液氨改尿素；脱硝；施工质量；控制要点一、液氨改尿素脱硝的安全性利弊分析自天津港事件以来，安全成为首要考虑的因素，液氨等危险化学品受到越来越严格的监管，从运输到储存到使用，限制较多，液氨泄露等事故也时有发生，而且在人口密集和靠近水源的城市和地区，很多电厂脱硝系统倾向于用尿素作为还原剂。
因此，脱硝还原剂液氨改尿素，在安全方面将得到很大的提升。
1.液氨的基本特性氨为无色气体，有刺激性恶臭味。
氨气与空气会形成爆炸性混合物，在浓度为16%～25%时，遇明火会产生爆炸。
氨是有毒物质，为GB12268规定的危险品，会导致人急、慢性中毒，严重时可致人死亡。
属于重大危险源，被纳入安全重点监控范围。
液氨的运输与储存有严格的标准规定，这使得液氨的运输费用很高。
2.尿素的基本特性尿素是白色或浅黄色的结晶体，易溶于水，在特定条件下可完全分解为NH3。
尿素在运输、储存中无需为安全及危险性考虑。
二、液氨改尿素脱硝的经济性利弊分析无论是选用液氨还是尿素作为还原剂，在运行维护费用中，检修费用相当，蒸汽、水等消耗也相近，还原剂的采购成本和运行电费则为主要费用，因此控制还原剂费用和消耗的电费是控制脱硝生产成本的关键。
从经济性来讲，选用液氨成本要低。
1.还原剂采购费用例如：选用液氨作为还原剂时，液氨的耗量为115kg/h，而尿素作为还原剂时的耗量为200kg/h，按8000h计算，年耗氨量为920t，年耗尿素量为1600t，根据当前市场价格按液氨到厂价3200元/吨、尿素到厂价1900元/吨计算，年原材料费用分别为液氨294.4万元、尿素304万元。
2.电耗例如：选用液氨作为还原剂时，脱硝系统电负荷不大于50kw，而选用尿素时，脱硝系统电负荷不大于480kw，相差430kw，按年运行8000h，厂用电0.35元/kwh计算，选择尿素时年电费增加120.4万元。
5燃煤电站SCR系统还原剂制备系统与还原剂选择
7、稀释槽
氨气稀释槽一般为立式水槽。液氨系统各排放处所排出的氨气由管线汇集 后从稀释槽底部进入，通过分散管将氨气分散至稀释槽水中，并利用大量水来 吸收安全阀排放的氨气。稀释槽的液位由满溢流管线维持，稀释槽设计由箱顶 淋水，箱侧进水。进稀释槽上部塔的管道上（DN25）的气动阀用于控制连锁氨 储罐的压力、温度和安全阀启跳压力。当温度超过40 ℃对应压力超过1.55MPa， 或容器达到安全阀设定值时，气动阀开启喷淋。当手动操作时，如检修排放时， 只需手动操作打开蝶阀及球阀即可。
• 热解法制氨：将尿素溶解为70%溶液，将 其注入分解器，尿素首先分解为异氰酸和 氨气，异氰酸在分解为氨气和二氧化碳。
三种脱硝还原剂的比较
氨区设备
1 卸氨压缩机 卸氨压缩机的作用是把液态的氨从运输的罐车中转移到液氨储 罐中，一般为往复式压缩机，它抽取槽车的液氨，经压缩后将 液氨槽车的液氨推挤到液氨储罐中。供氨过程中，槽车氨量的 减少使其压力下降影响继续供氨，用卸氨压缩机提高槽车罐内 压力，以保证罐内的液氨全部卸出。 卸氨压缩机附带氨液分离器、填料式氨油分离器、集油器。卸 氨压缩机排气压力保护定值为1.57 MPa，压缩机安全旁路阀起 跳压力调定值为1.8MPa，油压与吸气压保护值大于0.15MPa。 卸氨压缩机为水冷型压缩机，因为是间断使用，且每次使用不 超过1h，所以采用工业水作为冷却水并直接排放。
2、液氨储罐
液氨储罐是SCR脱硝系统液氨储存的设备，一般为能够承受一定压力载 荷的罐体。储罐上安装有超流阀、逆止阀、紧急关断阀和安全阀作为储罐液 氨泄露保护所用。储罐四周安装有工业水喷淋管线及喷嘴，当罐体温度过高 时自动淋水装置开启喷淋降温，同时液氨储罐还必须有必要的接地装置。
3、液氨蒸发器
液氨蒸发器一般为螺旋管式。管内为液氨，管外为温水浴，以蒸汽直接 喷入水中加热至40 ℃，再以温水将液氨汽化并加热至常温。蒸汽流量受蒸发 槽本身水浴温度控制调节。当水温高过55 ℃时切断蒸汽来源，并在控制室 DCS上报警显示。蒸发罐上装有压力控制阀将气氨压力控制在0.2MPa。当出 口压力达到0.38MPa时，切断液氨进料。在氨气出口管线上装有温度检测器。 当温度低于10 ℃时切断液氨进料，使氨气至缓冲槽维持适当温度及压力。蒸 发槽也安装安全阀，可防止设备压力异常过高。液氨蒸发器的结构如图3-32 所示。电厂提供的蒸汽压力一般为0.8~1.3MPa，温度280~375 ℃，以此作 为蒸发器热源。采用螺旋管式蒸发器，适用于氨量少的蒸发。液氨通过减压， 温度迅速下降至-20 ℃，压力降至0.2~0.38MPa，此处有部分液氨汽化，进 入蒸发器后升温至10 ℃以上并全部汽化。
洛阳电厂脱硝还原剂液氨改尿素可行性专项方案
洛阳电厂2×300MW机组改建工程脱硝还原剂液氨改尿素可行性方案洛阳发电.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 关键设备 (5)6.技术比较 (6)6.1 尿素热解技术 (7)6.2 尿素水解技术 (7)7、厂用电增容改造 (8)8、方案比较 (8)8.1 投资费用比较 (8)8.2 运行费用比较 (8)8.3 方案技术经济定性对比汇总 (9)9、结论和提议 (9)9.1 结论 (9)9.2 建议 (10)1.项目概况洛阳电厂机组容量为2×300MW, 脱硝还原剂采取液氨法, 脱硝系统单台机组氨耗量为127kg/h。
依据集团企业指示, 需要将我厂脱硝还原剂由液氨更改为尿素方案, 现就该方案更改作以下论证。
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含有较高安全性, 随近几年国家对安全运行要求提升, 已逐步替换液氨作为还原剂制备原料。
尿素制氨技术现在成熟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原理是利用辅助能源(燃油、电加热等)在650℃温度热解炉内, 将雾化尿素溶液直接分解为氨气, 其反应方程式为:CO(NH2)2→ NH3↑+ HNCOHNCO + H2O → NH3↑ + CO2↑尿素热解制氨系统是由SNCR技术发展而来, 早期该项技术关键由美国燃料企业开发。
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%尿素溶液, 经过泵输送到储罐进行储存；以后尿素溶液经给料泵、计量和分配装置、雾化喷嘴等进入高温分解室, 在650℃分解生成NH3.H2O和CO2, 分解产物经氨喷射系统进入SCR系统。
300MW机组SCR法还原剂制备方法比较
300MW机组SCR法还原剂制备方法比较摘要：SCR脱硝系统的还原剂有三种：液氨、氨水和尿素。
其中最常用的是液氨和尿素。
选用尿素作为SCR系统的还原剂，目前国内主要采用尿素热解制氨、尿素水解制氨以及尿素炉内直喷三种方案。
从2004年至今，国内火力发电开始脱硝项目，液氨法由于其运行成本低，一直占市场主导地位。
安全运行管理日益发展，对于液氨运行安全问题引起所有火电企业管理者的思考。
考虑到火电运行人员的非化工专业，火力发电厂地理位置，脱硝技术的发展，各大系统展开脱硝氨区的源头治理工程，即还原剂液氨改尿素整改工程。
本文选取典型300MW机组，对液氨方案、尿素热解方案、尿素水解方案、尿素直喷方案四种还原剂制备方法的系统配置、能耗、运行成本进行比较，并对各技术优缺点进行分析，为脱硝技术改造提供参考依据。
关键词：脱硝；SCR；尿素；液氨；水解；热解；直喷1.引言在众多的脱硝技术中，选择性催化还原法（SCR）是脱硝效率最高，最为成熟的脱硝技术，目前已成为国内外电站脱硝广泛应用的主流技术。
目前，SCR脱硝系统的还原剂有三种：液氨、氨水和尿素[1]。
其中最常用的是液氨和尿素。
选用液氨作为还原剂时，液氨的供应由液氨槽车运送，利用液氨卸料压缩机将液氨由槽车输入液氨储槽内，储槽输出的液氨在液氨蒸发槽内蒸发为氨气，经氨气缓冲槽送达脱硝系统。
氨气系统紧急排放的氨气则排入氨气稀释槽中，经水的吸收排入废水池，再经由废水泵送至废水处理厂处理。
选用尿素作为SCR系统的还原剂，目前国内主要采用尿素热解制氨、尿素水解制氨以及尿素炉内直喷三种方案。
尿素热解制氨是在热解炉内，通过高温热风对50%质量浓度的尿素溶液进行高温分解，生成氨气、水和二氧化碳的混合气体。
尿素催化水解制氨是50%质量浓度的尿素溶液在水解反应器中通过蒸汽加热后产生水解，生成为氨气和二氧化碳的混合气体。
尿素炉内直喷技术是利用锅炉转向室替代热解炉等炉区设备，尿素溶液通过安装在锅炉转向室内的特殊的喷射器，直接在锅炉高温烟气中进行加热分解制氨。
对尿素取代燃煤电厂的脱硝还原剂液氨的相关思考与分析
对尿素取代燃煤电厂的脱硝还原剂液氨的相关思考与分析发布时间：2021-03-25T05:41:13.062Z 来源：《河南电力》2020年9期作者：张兆卿[导读] 对于燃煤电厂而言，其常用的脱硝还原剂有液氨、尿素和氨水，虽然在投资与运行成本上液氨具有比较明显的优势，然而电厂液氨储量通常需要超过10t，无形之中增加了危险隐患，不满足《危险化学品重大危险源辨识》（GB/18218—2009）要求。
（浙江德创环保科技股份有限公司）摘要：本文主要分析了尿素取代脱硝还原剂液氨的制氨工艺，重点分析了尿素制氨的对比，它不仅能够提高尿素制氨的效果，而且还可以提高燃煤电厂的脱硝效果。
通过对尿素制氨工艺进行研究，以期为燃煤电厂脱硝的顺利进行提供可靠保障，创造出最大化的经济与社会效益。
关键词：燃煤电厂；尿素取代还原剂液氨；脱硝效果对于燃煤电厂而言，其常用的脱硝还原剂有液氨、尿素和氨水，虽然在投资与运行成本上液氨具有比较明显的优势，然而电厂液氨储量通常需要超过10t，无形之中增加了危险隐患，不满足《危险化学品重大危险源辨识》（GB/18218—2009）要求。
为了降低危险隐患的存在，并满足燃煤电厂脱硝要求，则选择用尿素取代还原剂液氨来进行燃煤电厂脱硝处理，下面将会对其进行介绍。
1.尿素制氨工艺介绍1.1尿素水解制氨工艺1.1.1常规水解法通常情况下，常规尿素水解制氨法一般属于尿素制备过程的逆反应，并且可以通过水解反应来实现尿素废液的回收利用。
常规尿素水解制氨属于强吸热反应，由具体流程如下：CO（NH2）2+H2O→NH2COONH4-15.5kJ/molNH2COONH4→2NH3+CO2+177kJ/mol常规水解法中，主要是通过斗式提升机将颗粒状尿素运输至尿素溶解槽，通过对其进行搅拌处理后，就可以配制成约40%-50%（wt）浓度的尿素溶液，随后借助溶解液泵可以将温度约60 ℃的合格尿素溶液打入尿素溶液槽中进行储存，通过尿素溶液泵将其输送至水解换热器中将其温度升至185℃左右后就能够通过尿素水解器来完成分解工作。
燃煤电厂脱硝还原剂液氨改尿素工艺比选
燃煤电厂脱硝还原剂液氨改尿素工艺比选摘要：随着安全要求的提高,液氨作为燃煤电厂脱硝还原剂将逐步被尿素取代。
描述尿素水解与尿素热解技术,并以2×1000MW燃煤发电机组改造项目为例,从技术性与经济性角度比较了尿素水解与尿素热解工艺。
燃煤电厂脱硝用还原剂一般有液氨、氨水和尿素。
液氨方案在投资与运行成本上具有明显优势，国内大部分燃煤电厂都选择液氨作为还原剂。
电厂液氨储量一般超过10t，根据《危险化学品重大危险源辨识》(GB/18218-2009) 的相关规定，构成重大危险源。
国家对安全运行的要求日益严格，随着《关于加强燃煤机组脱硫脱硝安全监督管理的通知》( 国能安全[2013]296 号)、《燃煤发电厂液氨罐区安全管理规定》等文件的出台，燃煤电厂将脱硝还原剂由液氨升级为尿素是势在必行的。
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。
根据尿素分解制氨工艺的不同，尿素制氨工艺分为尿素水解工艺和尿素热解工艺。
(1)尿素水解工艺。
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。
尿素水解反应是尿素生产过程的逆反应，其反应可以认为由2步组成：NH2CONH2+H2O=NH2COONH4-15.5kJ/molNH2COONH4=2HN3+CO2+177kJ/mol第1 步反应为尿素与水生成氨基甲酸胺盐，该过程为微放热反应，反应过程非常缓慢;第2 步反应为强吸热反应，氨基甲酸胺迅速分解生成NH3和CO2，反应过程非常迅速。
对于水过剩的尿素溶液，过量水的存在可加快反应速度。
在有过量水参与的情况下，尿素水解总的化学反应式为：NH2CONH2+xH2O=2NH3↑+CO2↑+(x-1)H2O+161.5kJ/mol尿素溶液在130～160℃反应温度和0.4～0.6MPa 反应压力条件下发生水解反应，产生NH3、H2O 和CO2的混合气体。
水解反应器内部结构如图1所示，水解反应器内尿素溶液容积率一般控制在70%以下，上部空间作为水解气的缓存空间，一般预留3～5min 的需氨量，以提高其对锅炉负荷的响应性。
燃煤电厂烟气SCR脱硝尿素制氨方案研究与优化
燃煤电厂烟气SCR脱硝尿素制氨方案研究与优化发布时间：2022-11-29T09:50:06.133Z 来源：《科学与技术》2022年8月15期作者：骆跃[导读] 在我国电力行业中，随着安全生产水平的不断提高骆跃单位：长安益阳发电有限公司湖南益阳 413000摘要：在我国电力行业中，随着安全生产水平的不断提高，以液氨为原料的脱硝还原剂将逐渐被尿素所替代。
因此，如何选用适宜的尿素制氨技术已成为烟气脱硝项目的一个重要内容。
本文主要介绍了目前燃煤电厂采用的各种尿素制氨技术，并对其技术特点进行了分析。
本研究表明，常规尿素水解工艺要优于传统尿素制氨，呈现出一定的安全性和稳定性，相对来说运行成本较低，这对于燃煤电厂尿素供氨工艺选择和优化具有非常重要的现实意义。
关键词：燃煤电厂；尿素制氨；研究与优化0 引言催化还原法是目前火力发电厂应用最广泛的工艺之一，具有广阔的应用前景。
以往的脱硝技术大多采用液氨，但是根据GB18218-2018《危险化学品重大危险源辨识》，液氨总量超过10t就属于严重危险源，因此，国内对液氨使用的限制非常严格。
考虑到尿素具有性状相对稳定、对环境无直接危害、运输储存安全方便等特点，采用尿素替代液氨将成为国内脱硝还原剂工艺发展的必然趋势，已然成为火电厂SCR脱硝装置液氨替代品首选[1]。
1尿素制氨工艺我公司燃煤4台燃煤机组（2×330?MW+2×650?MW）脱硝均采用SCR工艺，在技术改造之前，脱硝还原剂为液氨。
在2021年，该火电厂对脱硝氨区进行技术改造，采用尿素水解制氨代替液氨，以消除危险化学品重大危险源。
尿素水解和尿素热解是目前较为成熟、应用广泛的尿素生产工艺。
尿素水解分为电加热尿素和烟气加热两类。
上述两条工艺路线所需尿素均为50%，因此尿素转化为50%浓度尿素时，各工艺路线基本相同，区别在于尿素溶液转化方式为50%[2]。
1.1尿素水解制氨工艺1.1.1常规水解制氨工艺我厂采用尿素为还原介质的脱硝工艺系统,无液氨存储系统，尿素利用水解系统制备为氨气(CO(NH2)2+H2O=CO2↑+2NH3↑)，后经与稀释风机鼓入的稀释空气在氨/空气混合器中混合后，送达氨喷射系统。
火电厂SCR脱硝还原剂液氨改尿素技术的应用分析
火电厂SCR脱硝还原剂液氨改尿素技术的应用分析发布时间：2022-01-19T09:27:27.954Z 来源：《河南电力》2021年9期作者：郭欢欢[导读] 火电厂SCR脱硝系统多年来主要采用液氨作为脱硝还原剂，液氨作为化学危险品，存在着较大的安全隐患，随着安全、环保政策的日益严格，目前脱硝还原剂多采用尿素替代液氨。
尿素制氨技术主要包括尿素热解制氨技术、普通尿素水解技术和尿素催化水解技术。
尿素催化水解技术具有产氨速率快、尿素分解率高、响应时间短等优点，在液氨改尿素工程中有较多应用。
郭欢欢（华电环保系统工程有限公司江苏南京 210013）摘要：火电厂SCR脱硝系统多年来主要采用液氨作为脱硝还原剂，液氨作为化学危险品，存在着较大的安全隐患，随着安全、环保政策的日益严格，目前脱硝还原剂多采用尿素替代液氨。
尿素制氨技术主要包括尿素热解制氨技术、普通尿素水解技术和尿素催化水解技术。
尿素催化水解技术具有产氨速率快、尿素分解率高、响应时间短等优点，在液氨改尿素工程中有较多应用。
关键词：SCR脱硝；液氨；尿素；尿素催化水解0 引言火电厂SCR脱硝还原剂主要有液氨、氨水和尿素三种。
《危险化学品重大危险源辨识》（GB18218-2018）规定：生产场所储存的液氨量超过10吨时，属于重大危险源。
国务院办公厅印发《危险化学品安全综合治理方案》（国办发〔2016〕88号），对危险化学品生产、储存、使用、运输等方面提出了更明确的要求。
要求：全面摸排风险、重点排查重大危险源，重点摸排危险化学品生产、储存、使用、经营、运输和废弃处置以及涉及危险化学品的物流园区、港口、码头、机场和城镇燃气的使用等各环节、各领域的安全风险；涉及危险化学品的各行业安全风险和重大危险源进一步摸清并得到重点管控，人口密集区危险化学品企业搬迁工程全面启动实施；加强化工园区和涉及危险化学品重大风险功能区及危险化学品罐区的风险管控；加强危险化学品运输安全管控。
2×660 MW机组脱硝还原剂液氨改尿素工程设计及经济分析
河南科技Henan Science and Technology 能源与化学总775期第五期2022年3月2×660MW机组脱硝还原剂液氨改尿素工程设计及经济分析李华（福建龙净环保股份有限公司，福建龙岩364200）摘要：现代火电厂SCR脱硝还原剂主要选用氨水、液氨及尿素，其中液氨属于重大危险源。
本研究结合燃煤电厂2×660MW机组脱硝还原剂液氨改尿素工程实施案例，首先对尿素催化水解及普通水解制氨工艺的原理、反应活化能及响应时间等进行比较，得出催化水解响应速度快，普通水解缓冲空间大，在实际运行中不分伯仲；其次阐述了液氨改尿素工程设计的主要系统，指出了水解制氨系统和氨气伴热系统的重要性；最后从静态投资和运行费用入手，分析了水解法、热解法及液氨法制氨的经济性。
关键词：SCR脱硝；还原剂；液氨改尿素；工程设计中图分类号：X773文献标志码：A文章编号：1003-5168（2022）5-0090-05 DOI:10.19968/ki.hnkj.1003-5168.2022.05.020Engineering Design and Economic Analysis of Liquid Ammonia to Urea as Denitrification Reducing Agent for2×660MW Coal-Fired UnitsLI Hua(Fujian Longjing Environmental Protection Co.,Ltd.,Longyan364200,China)Abstract:Ammonia,liquid ammonia and urea are mainly used as SCR denitration reducing agents in con⁃temporary thermal power plants,of which liquid ammonia is a major hazard bined with the implementation case of the denitration reducing agent liquid ammonia to urea project of2×660MW units in coal-fired power plants,firstly,comparing the principle,reaction activation energy and response time of urea catalytic hydrolysis and ordinary hydrolysis to ammonia production process,it is concluded that catalytic hydrolysis has a fast response speed and a large buffer space for ordinary hydrolysis,but in actual operation,they are equal to each other.Secondly,the main system of liquid ammonia to urea engi⁃neering design is expounded,and the importance of hydrolysis ammonia production system and ammonia gas tracing system is pointed out;Finally,starting from the static investment and operating costs,the eco⁃nomics of ammonia production by hydrolysis,pyrolysis and liquid ammonia are analyzed. Keywords:SCR denitration;reducing agent;liquid ammonia to urea;engineering design0引言当前燃煤发电厂SCR脱硝还原剂主要选用氨水、液氨和尿素。
燃煤电厂脱硝还原剂液氨改尿素技术探讨
图 2 炉外气气换热技术系统图
图 3 炉内气气换热技术系统图
炉内气气换热器技术流程如图 3 所示，气气换热器采用垂直悬
挂布置，垂直悬吊于锅炉尾部低温过热器上部，冷风进口集箱与热
风出口集箱分别穿过侧包墙。通过炉内烟气-空气换热器加热一次风
以满足尿素热解，保证运行中热解炉出口温度不低 350℃。升温后
︱382︱2019 年 12 期
控制简易。但采用电加热方案能耗过大、运行成本较高。某厂（2 ×600MW）脱硝电加热器额定功率 1520kW，正常运行按实际功率 60% 计算为 912KW，年实际运行 6000 小时，电加热器每年耗电 562.8 万 度。尿素电加热热解制氨是脱硝建设初期主要采用的工艺路线，应 用广泛。
图 1 尿素电加热热解工艺系统图 1.1.2 尿素气气换热热解制氨 为进一步减少脱硝系统电耗，降低运行成本，近年来利用锅炉 尾部高温烟气热量的气气换热技术广泛应用于尿素热解系统中。这 项技术利用锅炉高温再热器后、低温再热器入口的水平烟道处约 700 ℃左右的高温烟气，通过“烟气-空气换热器系统”加热一次热风以 满足尿素热解，保证运行中热解炉出口温度不低于 350℃。尿素气 气换热热解法大致可分为炉外气气管式换热器技术和炉内气气管式 换热器技术[2]。 如图 2 所示，炉外气气换热技术采用锅炉高温烟气加热空预器 出口热一次风，作为尿素热解炉热源。热解炉热源利用锅炉高温再 热器后、低温再热器入口的水平烟道处约 700℃的高温烟气，通过 炉外烟气-空气换热器加热一次风以满足尿素热解，保证运行中热解 炉出口温度不低于 350℃。升温后的一次风随后进入热解炉对尿素 溶液进行热解。
杨 硕 陈浩军 许旭斌
润电能源科学技术有限公司，河南 郑州 450000
摘要：燃煤电厂烟气脱硝工艺主要为选择性催化还原（SCR）脱硝工艺，还原剂主要有液氨、氨水和尿素三种。液氨制氨是当前国内 制备 SCR 脱硝还原剂的主流工艺。随着国家对安全的日益重视，燃煤电厂加快推进尿素替代升级改造。本文对 SCR 脱硝还原剂液氨改尿 素技术路线进行了分析探讨。
脱硝SCR液氨站改尿素制氨技术探讨
脱硝SCR液氨站改尿素制氨技术探讨背景脱硝的过程是将燃烧过程中产生的氮氧化物（NOx）转化为无害的氮气（N2），以减少对环境的污染。
传统的脱硝方法是使用选择性催化还原（SCR）技术，通过向燃烧过程中注入尿素溶液（也称为脱硝液）来去除NOx，产生氨气（NH3）作为还原剂。
然而，传统的脱硝液注射系统存在一些问题，包括注射过程中的尿素挥发和氨气的泄漏。
为了改善这些问题，一种新的技术被提出，即将脱硝SCR液氨站改为尿素制氨技术。
本文将探讨这种技术的原理、优势和挑战。
原理尿素制氨技术是将尿素转化为氨气的过程。
尿素（化学式：CO(NH2)2）是一种有机化合物，它可以通过加热分解成二氧化碳（CO2）和氨气（NH3）。
在尿素制氨技术中，尿素被加热到合适的温度，分解成CO2和NH3。
然后，NH3被收集和处理，用作SCR系统中的还原剂。
尿素制氨技术的原理相对简单，但实际应用中需要考虑一些关键因素，如适当的温度和压力控制，以及废气处理和氨气处理。
优势相对于传统的脱硝SCR液氨站，尿素制氨技术具有几个优势：1.尿素稳定性更好：尿素在常温下相对稳定，不易挥发和泄漏，可以减少系统中的损失和泄漏风险。
2.操作更简单：尿素制氨技术不需要额外的尿素注射系统，简化了设备和操作流程。
3.减少储存和运输成本：尿素是一种广泛使用的化学品，容易获得并具有较低的储存和运输成本。
4.废物处理更方便：尿素制氨技术产生的废物主要是CO2，易于处理和排放。
挑战尿素制氨技术也面临一些挑战：1.温度和压力控制：尿素的分解需要合适的温度和压力条件，对于不同的应用场景，需要仔细调节和控制这些参数。
2.氨气处理：由于尿素制氨技术产生的氨气是有害和刺激性的，需要采取适当的措施进行收集、处理和排放，以减少对人体和环境的危害。
3.设备改造：尿素制氨技术需要对SCR液氨站进行改造，包括添加适当的加热设备和控制系统。
结论尿素制氨技术作为一种改进的脱硝方法，具有一定的优势和挑战。
火电厂脱硝系统液氨改尿素实施及性能对比
2020 年第 41 卷第 9 期16东北电力技术NORTHEAST ELECTRIC POWER TECHNOLOGY火电厂脱硝系统液氨改尿素实施及性能对比李秀忠，霍雷霆(华电国际莱城发电厂，山东济南271100)摘要：火电厂烟气脱硝系统主要以液氨为还原剂，液氨属易燃易爆、有毒有害原料，大量使用会对周边环境安全及居民人身安全形成较大隐患。
因此，分析了液氨特点及不安全因素，提出并实施了脱硝系统由液氨改尿素的技术方案，实践证明，在安全稳定运行同时，可降低企业重大危险源数量及环境风险等级，为火电厂等相关行业提供借鉴。
关键词：火电厂；脱硝系统；尿素替代；现场实施；性能对比［中图分类号］TM621 ［文献标志码］A ［文章编号］1004-7913(2020)09-0016-03Implementation and Performance Comparison of Liquid Ammonia toUrea in Denitrification System of Thermal Power PlantLI Xiuzhong , HUO Leiting(Huadian International Laicheng Power Plant , Jinan , Shandong 271100, China)Abstract ： Liquid ammonia is mainly used as reductant in flue gas denitrification system of thermal power plant. Liquid ammonia isflammable and explosive , toxic and harmful raw materials. A large number of use will cause great hidden dangers to the surrounding en vironment and personal safety of residents. Therefore , this paper analyzes the characteristics and unsafe factors of liquid ammonia. Itputs forward and implements the technical reform scheme of changing denitrification system from liquid ammonia to urea. The practice has proved that while operating safely and stably ， the number of major risk sources and the grade of environmental risk in the enterpriseare reduced. It is worth using for reference in thermal power plant and other related industries.Key words ： thermal power plant ； denitrification system ； urea substitution ； field implementation ； performance comparison火电厂运行中，脱硝还原剂大多以液氨作为原 料，为认真落实《国家能源局综合司关于切实加强电力行业危险化学品安全综合治理工作的紧急通知》(国能综函安全〔2019〕132号)的具体要求，华电国际莱城发电厂积极实施重大危险源治 理，并实施了液氨及尿素替代升级改造。
氨水、液氨和尿素运行成本比较
540t/h煤粉炉SCR脱硝运行成本比较
1、脱硝（SCR）技术要求：
(1) 采用选择性催化还原脱硝（SCR）工艺。
(2) 脱硝装置控制系统使用DCS系统单独控制。
(3)使用脱硝装置后，初始NOx浓度按450mg/Nm3（以NO2计，干基，6%O2），出口NOx浓度小于50mg/Nm3（以NO2计，干基，6%O2）。
(4) NH3逃逸量控制在3ppm以下。
(5) 脱硝装置可用率不小于95%，服务寿命为30年。
2、不同还原剂技术路线
(1) 采用20%的氨水作为还原剂，用高温二次风（温度约300度）在氨水蒸发器里使氨水蒸发成氨气，输送到喷氨格栅使用。
(2) 采用液氨作为还原剂，直接将液氨蒸发成氨气后使用。
(3) 采用尿素作为还原剂，将尿素稀释成50%的尿素溶液，输送到热解炉将尿素热解成氨气，输送到喷氨格栅使用。
3、还原剂运行成本比较
1）、20%氨水为还原剂
8000h
2）、液氨为还原剂
3）、尿素为还原剂
8000h。
电厂液氨改尿素的工艺流程
电厂液氨改尿素的工艺流程英文回答：The process of converting ammonia in a power plant to urea involves several steps. Firstly, the ammonia gas is captured from the flue gas emitted by the power plant. This is typically done using an absorption process, where the flue gas is passed through a solution of water and sulfuric acid. The ammonia reacts with the acid to form ammonium sulfate, which can be separated and further processed.Next, the ammonium sulfate is heated to release ammonia gas. This is done in a process called desorption, where the ammonium sulfate is heated to a high temperature, causing the ammonia to evaporate. The ammonia gas is then cooled and condensed into a liquid form.Once in liquid form, the ammonia is reacted with carbon dioxide gas to produce urea. This reaction takes place in a high-pressure reactor, where the ammonia and carbon dioxideare mixed and heated. The reaction produces urea and water as byproducts.After the reaction, the urea solution is further processed to remove impurities and increase the concentration of urea. This is typically done through a series of distillation and evaporation processes. The impurities are separated from the urea solution, and the urea is concentrated to the desired level.Finally, the concentrated urea solution is cooled and solidified into urea granules or prills. These can be used as a fertilizer or further processed into other urea-based products.中文回答：电厂将氨气转化为尿素的工艺流程包括几个步骤。
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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+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
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
环保技术
ISSN1672-9064 CN35-1272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
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
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
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
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
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
率与理论值相符遥
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