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1、尿素熱解制氨工藝的安全運行與節(jié)能優(yōu)化 目前在眾多的火力發(fā)電廠脫硝技術中，選擇性催化還原工藝 （SCR）和 選擇性非催化還原工藝（SNCR）是應用最為廣泛的兩種技術。脫硝 還原劑主要來源有氨水、液氨和尿素三種，又以液氨和尿素應用最 為廣泛。由于尿素在運輸、儲存及電廠操作方面具有的安全性優(yōu)勢， 越來越多的火力發(fā)電廠選用尿素作為脫硝還原劑。尿素熱解制氨工 藝成為了煙氣脫硝裝置的核心技術之一。但是，尿素在熱解過程中， 往往伴隨著尿素熱解不充分，導致熱解系統(tǒng)出現(xiàn)結晶、堵塞等問題， 并成為影響煙氣脫硝裝置長周期安全穩(wěn)定運行的隱患。 石景山熱電廠 2008年完成了全廠 4臺 670噸燃煤鍋爐煙氣脫硝環(huán)

2、保 改造工程。鍋爐煙氣脫硝工程采用爐內(nèi)低 NOX然燒器與SCF相結合的 技術措施。其中，脫硝還原劑采用尿素熱解制氨工藝，將 50%尿素溶 液使用專用的霧化噴射裝置噴入到熱解爐中，尿素溶液霧滴在熱解 爐內(nèi)350~600C的環(huán)境下迅速完成分解制 NH3過程，而尿素熱解所需 要的熱量是通過燃用 0#輕柴油得到。 脫銷改造工程竣工投產(chǎn)后在尿素熱解裝置系統(tǒng)中相繼出現(xiàn)以下主要 問題： 1、脫硝尿素熱解爐在實際運行中，尿素熱解爐及噴射系統(tǒng)內(nèi)均不同 程度的出現(xiàn)結晶、堵塞問題，嚴重時，曾發(fā)生過熱解爐因大面積結 晶堵塞被迫停運的情況。經(jīng)調(diào)研，在北京、上海、深圳、河北、山 西等地，很多電廠使用的尿素熱解裝置同

3、樣存在尿素熱解反應不充 分、熱解爐大量產(chǎn)生沉積物的問題。部分電廠采用提高熱解室出口 溫度的方法消除熱解爐中的沉積物，由此增加了尿素熱解的能耗與 運行費用。尿素熱解反應不充分、熱解裝置產(chǎn)生大量沉積物已是國 內(nèi)較為常見的問題。 2、尿素熱解裝置運行費用高。單臺熱解爐每年的 0#輕柴油消耗量 432噸，費用達到 350余萬元，石熱電廠 4 臺脫硝熱解爐每年消耗柴 油的成本支出高達約 1500 萬元。為減少燃油消耗，降低運行成本， 石熱電廠根據(jù)現(xiàn)有熱源條件，于 2009 年自主完成了尿素熱解爐稀釋 風源的改造：利用鍋爐高溫熱一次風 （280?320C）替代原稀釋風系 統(tǒng)。但是，由于鍋爐使用回轉式預

4、熱器，鍋爐熱一次風中含塵量較 高，在熱解爐改用鍋爐熱一次風后，熱解爐及噴氨管線出現(xiàn)了粉塵 沉積、堵塞的問題。使用鍋爐熱風做為熱解爐稀釋風，可以降低運 行成本，但由于尿素熱解不充分以及熱風攜帶的粉塵均會堵塞噴氨 管線。特別是噴氨格柵的噴氨支管堵塞后，會導致 SCR賁氨格柵氨 氣/煙氣配比失衡，SCF反應器局部氨逃逸率增大，進而引起脫硝效 率降低、脫硝物料消耗增加等負面影響。氨逃逸量增加還會使鍋爐 煙氣系統(tǒng)硫酸氫銨生成量上升，甚至會造成預熱器堵塞、除塵器電 場極板大量粘灰造成電場封閉等后果。因此，尿素熱解不充分以及 高含塵量的熱風，均會對煙氣脫硝裝置以及鍋爐主要設備的安全穩(wěn) 定運行構成威脅。

5、 針對石熱電廠煙氣脫銷系統(tǒng)運行中發(fā)生的問題，我們組織專業(yè)技術 人員與北京科技大學化學與生物工程學院化學系對對尿素熱解系統(tǒng) 沉積物的成因及處理對策開展分析和研究。 通過尿素熱解過程的研究及尿素熱解系統(tǒng)沉積物分析結果得出以下 結論： （1）尿素熱解裝置的沉積物主要成份為三聚氰酸； （2）尿素熱解裝置產(chǎn)生沉積物的原因是局部反應環(huán)境溫度過低。 脫硝熱解及噴氨系統(tǒng)產(chǎn)生結晶的根本原因在于尿素溶液噴射至熱解 爐內(nèi)部后，初步分解成NH3和HNCC異氰酸）后，出現(xiàn)局部溫度快速 下降，使部分異氰酸進一步分解的反應條件不夠強烈，影響其進一 步與水反應生成NH3和C02而是發(fā)生聚合反應形成顆粒并在系統(tǒng)內(nèi)

6、 沉降，即形成結晶。結合石熱電廠現(xiàn)場設備運行情況，我們針對 “反應區(qū)域溫度、尿素霧化效果、尿素霧滴在高溫區(qū)的停留時間” 三個影響異氰酸分解的主要原因進行了設備優(yōu)化改造。 1 提高保溫質量 將熱解爐出口至噴氨格柵的沿程管道及設備保溫厚度由 25mmt增加 50mm并在加強了局部防風、防雨性能。采取上述措施后，進入噴 氨格柵前的熱解氣體溫度普遍提高了 15C，原來露天布置的噴氨格 柵應對大風、雨雪等不利環(huán)境的能力得到大幅提升，解決了噴氨格 柵局部反應環(huán)境溫度過低出現(xiàn)結晶堵塞的問題。 2 提高尿素溶液霧化質量 （1）穩(wěn)定霧化風壓力。我們一是將尿素霧化風源由雜用壓縮空氣系 統(tǒng)（運行壓力

7、0.35-0.6Mpa ）改為儀用壓縮空氣系統(tǒng)（運行壓力 0.55-0.6Mpa ），改造后霧化風壓力穩(wěn)定性得到大幅提升，解決了因 霧化空氣壓力不穩(wěn)造成霧化效果降低的問題。 （2）提高霧化壓縮空氣品質，避免噴嘴堵塞。我們在霧化壓縮空氣 管道上加裝了高精度三重 （除水、油、雜質） 空氣過濾器，用于去除 壓縮空氣中的雜質，提高霧化空氣品質，并將過濾器至尿素噴槍的 管道全部更換為不銹鋼材質，徹底解決了壓縮空氣中攜帶雜質堵塞 噴嘴的問題。 （3）自主完成尿素噴槍改造。在改善、提高霧化空氣品質后，雖然 尿素噴槍的霧化效果得到明顯提高，仍難以將尿素溶液完全霧化， 尿素熱解不充分的問題雖得到明顯緩解但仍未得到根治。為了得到 更好的霧化效果，我們自主進行尿素噴槍的改良，并研制出新型的 霧化噴嘴。