脱硝SCR液氨站改尿素制氨技术探讨

编号：AQ-JS-00035

( 安全技术)

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脱硝SCR液氨站改尿素制氨

技术探讨

Discussion on ammonia production from urea instead of SCR liquid ammonia station

脱硝SCR液氨站改尿素制氨技术探

讨

使用备注：技术安全主要是通过对技术和安全本质性的再认识以提高对技术和安全的理解，进而形成更加科

学的技术安全观，并在新技术安全观指引下改进安全技术和安全措施，最终达到提高安全性的目的。

摘要：近年来,由于尿素制氨比液氨法具有更高的安全性,在SCR 脱硝新建或改造项目中,液氨站越来越多地被尿素制氨系统取代.本文以辽宁某电厂为例,探讨与对比了尿素热解与尿素催化水解两种尿素制氨技术.从电厂长期运行角度来说,尿素催化水解制氨法更具有经济性.

选择性催化还原法(SelectiveCatalyticReduction,SCR)是目前脱硝最常用的技术手段，它应用广泛、效率高、技术成熟。SCR常用的还原剂有三种，液氨、尿素和氨水。其中，氨水投资成本最高，液氨最低，且液氨法的脱硝运行成本也最低。因此，目前燃煤电厂投运的SCR烟气脱硝中常采用液氨作为还原剂。但是，随着科技与社会的发展，安全生产更受重视，液氨泄露的危险因素逐渐成为还

原剂选择时的重要考虑因素。而尿素作为无危险的制氨原料，可以被方便地运输、储存和使用。相应的，尿素热解制氨和尿素水解制氨技术就得到了更多的推广和应用。

由于国家要求在2020年之前对燃煤电厂全面实施超低排放和节能改造，其中氮氧化物排放浓度需满足不超过50mg/Nm3，各燃煤电厂先后进行了超低排放改造。辽宁某电厂于2013年为3#、4#机组（2×350MW）配置了烟气脱硝系统，采用液氨作为SCR工艺还原剂。借此超低排放改造的契机，也为了进一步满足工厂安全生产的要求，该电厂决定将原液氨站拆除，改造为尿素制氨系统，为3#、4#机组烟气脱硝系统提供所需的还原剂氨。

1工艺介绍

1.1尿素热解制氨工艺

尿素热解制氨工艺，是从空预器处引出约1%总风量的锅炉一次风或二次风(约300℃)。在一次风或二次风压力低的情况下，需用高温风机输送。由于热解需要在约350～650℃下进行，一次风或二次风需再次经过电加热器的加热。经过加热后的热风温度达到热解需

要的温度后，50%质量浓度的尿素溶液被喷入热解室进行热解。

尿素热解制氨工艺的反应如下：

CO(NH2)2→NH3+HNCO

HNCO+H2O→NH3+CO2

其基本原理如图1所示。

1.2尿素催化水解制氨工艺

尿素催化水解技术是在传统尿素水解工艺的基础上，提出的一种改进型尿素制氨技术。在催化剂的作用下，水解反应速率大幅提高。

尿素催化水解制氨工艺反应如下：

CO(NH2)2+2H2O→CO2+2NH4OH（1）

2NH4OH+催化剂→中间产物++2H2O（2）

中间产物→2NH3+催化剂（3）

综合反应：CO(NH2)2+H2O→CO2+2NH3

其基本原理如图2所示：

在温度135~160℃、压力约0.4~0.9MPa时，熔融状态的尿素

在催化剂的催化作用下进行快速水解反应，生成氨气（NH3）、CO2和水蒸气的混合气。其中NH3体积分数为37.5%，反应器出口氨气浓度较高，需要将其稀释至5%后供脱硝系统使用。稀释风为锅炉一次风或加热后的空气。近年来，该系统已越来越多地应用于大型机组，安全、稳定，技术成熟先进。

1.3尿素热解与催化水解工艺比较

2工程概况及改造方案比较

辽宁某电厂3#和4#机组BMCR工况脱硝系统入口烟气NOx 浓度为400mg/Nm3（标、干、6%O2），脱硝装置的设计效率>87.5%，SCR出口浓度为50mg/Nm3（标、干、6%O2）。脱硝超低排放改造设计需氨量为每台炉160kg/h，两台锅炉共用一个还原剂储存与供应系统。

2.1尿素溶液制备和储存系统

辽宁某电厂于2014年进行了1#、2#机组（容量2×670t/h）SNCR脱硝改造，已配套建设了一套尿素溶液制备和储存系统。厂区现有尿素溶液配制罐1个，V=10m3。如仍然需要按照1次/天的要