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

郭建锋于海涛何占利

北京国电龙源环保工程有限公司，北京100039

摘要：本文主要分析了脱硝SCR液氨站改尿素制氨技术的内容和要点，并探讨了脱硝SCR液氨站改尿素制氨技术的核心环节，提出了一些比较可行的技术方法，可供今后参考。

关键词：脱硝，液氨站，改尿素，制氨技术

前言

当前，脱硝SCR液氨站改尿素制氨技术应用也很多，进一步提高脱硝SCR液氨站改尿素制氨技术的使用效果十分必要，首要工作就是要明确脱硝SCR液氨站改尿素制氨技术要点，提高改造技术水平和实际的应用质量。

1、SCR系统介绍

SCR脱硝技术，其英文全称为SelectiveCatalyticReduction，即：选择性催化剂还原技术。其主要的原理就是在脱硝催化剂的作用下，还原剂氨气在温度很低的情况下将一氧化氮和二氧化氮还原成为氮气，在此种情况下几乎不会发生氨气的氧化反应。这就使得氮气的选择性有了很大程度的提高，减少了氨气的消耗。SCR技术首先诞生于上个世纪的日本，紧接着在八九十年代，欧美发达国家也将此技术投入了工业应用，当时的脱硝效率就已经达到了85％以上，如今该技术继续在电力和化工企业中投入使用。而且使用效果较以往有所提高，在世界范围内，已经被公认为是大型工业锅炉中烟气脱硝的主要方法及途径。其脱硝速度是与氮氧化物之间存在着一定的关系，即NH3，NOx的摩尔比为1时，氮氧化物的脱硫效率高达90％，而且还能对氨气的逃逸量以及逃逸速度进行有效地控制。为了确保烟气在进入吸收塔之内时温度不是急剧上升，一般讲SCR反应器一般需要放置在省煤器的后面，以及空气预热器的前面。氨气在实际地操作过程中。需要保证氨气能够在加热环境下进行。当前时期下电厂烟气脱硝过程中使用最多的一种工艺就选择性催化还原法，简称SCK法。该种方法脱硝效率较高，非常适合我国国情。因此，被我国各大电厂广泛地采用[1]。

在现实的经济生活中，补贴作为解决内部化的一种有效手段，全面顺应了经济学理论，尤其是在当前的市场经济条件下，无论对于生产者而言，还是对于消费者而言，脱硝运行所产生的经济效益损益与政府所支付的补贴总额是相等的

在实际评价过程中，具体要遵循以下原则：一是宏观与微观的结合。在评价过程中，还要注重项目的战略重点、战略目标、战略步骤等一系列的方针和政策，一方面要考虑到国家的政策，要满足国家的经济建设环境目标的需要，从宏观上给予科学评价，一方面要加强指导，通过科学的计划，确保各个经济主体的综合平衡。二是经济与生产相结合。电力企业的项目不能够单纯地只是考虑经济收益，同时，还要对当下人民对环境质量的要求进行分析，确保在国家物力以及财力允许的情况下，具有技术上可行、经济上合理[2]。

2、工程概况及改造方案比较

某电厂3号和4号机组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

某电厂于2014年进行了1号、2号机组(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/天的要求配制尿素溶液，则尿素配制罐容积要求V=31m3。

厂区现有尿素储存罐，2个，单个储罐V=40.5m3，总容积81m3，原设计按6.4天用量考虑。如果加上3号、4号炉尿素用量，若不扩容，仅能存储2.1天尿素用量;若仍需按照7天的尿素储存量考虑，则需尿素储存罐总容积216m3。

根据实际运行负荷情况综合考虑，电厂为3号和4号锅炉新建一套尿素配制及储存系统，并在新尿素车间统一考虑4台锅炉的尿素堆料场[3]。

2.2尿素热解制氨系统

设置2台热解炉(每台机组各一台)，每台热解炉配置1套计量分配装置。经过计量和分配装置的尿素溶液由喷射器喷入热解炉。

该厂锅炉的一次风温度为300~330℃，压力为10~17KPa，可直接作为尿素热解反应的稀释风来源。设置2台电加热器(每台机组各1台)，功率约700Kw。高温风机将锅炉一次风加压后，送至电加热器进行加热，使其温度提升并维持适当的尿素热解反应温度。

热解炉出口氨气浓度<5%，可直接由喷氨系统进入烟道与烟气中的NOx进行反应[4]。

2.3尿素催化水解制氨系统

每台机组设置1套尿素催化水解模块，单台水解器最大制氨能力按单台机组需氨量的1.5倍设计，即最大制氨能力为240kg/h。两台水解器中间设有联络管线，可以实现热备用。稀释风系统利旧，另设置一套催化剂供给料系统、减温减压系统、尿素催化水解反应器用废水系统和疏水系统。

每台机组设置2套氨气空气混合器，给锅炉两个烟道提供脱硝用氨气。

设置1套氨气计量模块对进入SCR反应器的氨气流量进行调节，以满足脱硝装置在锅炉50%BMCR~100%BMCR之间任何负荷运行的要求。

2.4技术经济比较

对该电厂脱硝超低排放改造采用尿素热解制氨工艺与采用催化水解制氨工艺进行技术经济比较。结果发现，就公用系统而言，尿素水解与热解的尿素车间大致相同。尿素催化水解车间一般考虑与尿素车间合建，而热解炉则布置于炉区SCR附近。从占地来说，尿素热解制氨布置更为紧凑。但对该电厂来说，厂区有足够空地，且为3号、4号锅炉新建的尿素车间可与催化水解反应区合建，整体布置更为协调。因此，占地并不是该厂主要考虑的因素[5]。

从项目投资来看，尿素催化水解工艺系统造价与热解系统相比略低(或相当)，但其能耗明显低于热解方案，其运行费用也明显低于热解方案。而经济效益是电厂更为关注的内容，因此，从长期运行的经济性角度来说，尿素催化水解工艺系统优势明显。

3、结论

尿素水解制氨系统因其工艺稳定可靠、运行费用低等优点，逐渐成为尿素制氨系统的主流技术。目前，考虑到能耗成本及实际运行效果，也有已配置热解系统的电厂进行催化水解系统改造的案例。因此，综合考虑各项因素，该电厂3号、4号机组(2×350MW)脱硝超低排放改造中，将液氨站改造为尿素催化水解制氨系统，可满足电厂运行安全性和经济性的要求。

4、结束语

综上所述，做好脱硝SCR液氨站改尿素制氨技术，必须要明确技术要点，与此同时，还要把握好脱硝SCR液氨站改尿素制氨技术的应用方法，本文总结了脱硝SCR液氨站改尿素制氨技术的要点和应用措施，可供今后参考。

参考文献：

[1]朱林，吴碧君，段玖祥，等，SCR烟气脱硝催化剂生产与应用现状[J].中国电力，2018，42(8).

[2]陈进生，嵩屿电厂烟气SCR脱硝工艺及特点分析[J].电力环境保护，2018，22(6).

[3]吴碧君，刘晓勘，王述刚，等，烟气脱硝工艺及其化学反应机理[J].电力环境保护，2018，22(6).

[4]凌绍华,景长勇,李晓亮.玻璃熔窑烟气SCR脱硝试验研究[J].工业安全与环保,2018,40(03):87-89.

[5]唐崇杰,孙媛媛.SCR脱硝系统中液氨环境风险性评价[J].环境科学与管理,2018,36(08):192-194.