燃机过渡烟道尿素热解制氨工艺的研究

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1、燃机过渡烟道尿素热解制氨工艺的研究卢承政宋玉宝赵俊武牛国平杨恂(西安热工研究院有限公司苏州分公司，江苏省苏州市215011)AnalysisonureadecomposingatNatural-Gas-FiredplantstailductLuChengzhengSongYubaoZhaoJunwuNiuGuopingYangXun(Xi’anThermalPowerResearchInstituteCo.,Ltd.SuzhouBranch,Suzhou215011,JiangsuProvince,China)ABSTRAC

2、T:SCR(SelectiveCatalyticReduction)iscurrentlycommittedoneofthemosteffectiveNOxcontroltechnologiesusedatNatural-Gas-Firedpowerplants.Thereducingagentcommonlyisanhydrousammoniaorammoniadecomposedbyurea.Therearesomelocalizationsforbothoftwocommonways.Accordingtotheana

3、lysisofthefluegasparameterandspecialityatNatural-Gas-Firedplantstailductandtheconditionforureadecompose,thispaperfindthatitisfeasiblethatureadecomposedattheNatural-Gas-Firedplantstailduct.Andtheparameterwasoffered.KEYWORD:Natural-Gas-Firedplant；transitionstack;SCR；

4、ureadecompose；Newprocess摘要：现有燃气轮机的余热锅炉脱硝主要采用选择性催化还原法（SCR）脱硝工艺，还原剂采用液氨或尿素热解产生。针对传统尿素热解制氨工艺，本文通过分析燃气轮机过渡烟道内的烟气参数和烟气特性，以及尿素热解所需的条件，研究和设计了一种新型的简洁可行的燃气轮机组过渡烟道尿素热解制氨工艺，并可取消SCR系统的氨喷射格栅。关键词：燃气轮机；过渡烟道；SCR；尿素热解；新型工艺1引言我国从上世纪70年代开始就进行酸雨的控制研究工作，但工程应用进展缓慢，到上世纪末开始加快了酸雨的控制，重点放在了S

5、O2的治理上。并相继出台了大气污染防治法、排污费征收政策和火电厂脱硫电价补贴政策，有力促进了SO2的治理工作。有效控制了酸雨区的扩散。与SO2相比，NOx不但对酸雨的形成影响很大，而且还是光化学烟雾形成的催化剂，其对大气的污染要远大于SO2形成的污染。近年来，国家制订出台了一系列的法律法规、规划、技术政策，对火电厂NOx排放控制提出了更高的要求。国家环保部于2011年1月14日发布了《火电厂大气污染物排放标准》二次征求意见稿中，要求燃气轮机组NOx排放浓度小于50mg/Nm3。目前，针对燃气轮机组的脱硝主要使用选择性催化还原

6、法（SCR）脱硝工艺，还原剂主要是使用液氨或尿素分解产生氨气。以上两个传统的方法均具有一定局限性：对于城市电厂，液氨储存和运输均有一定危险性；如使用传统的尿素热解或水解法，则需要消耗大量的能源。燃气轮机出口过渡烟道的高温强旋流烟气，具有尿素热解所需的温度条件。如果能利用此段烟气完成尿素热解过程，则可以节省大量的能源，使脱硝过程安全、经济有效。本文通过分析燃气轮机过渡烟道内的烟气参数和烟气特性，以及尿素热解所需的条件（温度、停留时间和雾滴粒径），论证了利用燃气轮机组过渡烟道进行尿素热解的可行性，并提出了相关的设计参数。2燃机过

7、渡烟道条件2.1烟道结构某工程的SCR催化剂布置在高压蒸发器与高压二级省煤器之间，自燃机出口至催化剂入口依次为：燃机扩口段、直过渡段、余热锅炉入口扩口段、二级再热器、高压二级过热器、一级再热器、高压一级过热器、高压蒸发器、SCR催化剂、高压二级省煤器等。l圆形过渡烟道长6.25m+13.5m=19.75m，内径分别为5.4m和6.2m。l余热锅炉入口扩口段长约9.9mm，扩口段平均截面约155m2。l二级再热器至SCR催化剂之间距离约7.8m。图1燃机侧视图2.2燃机出口烟气参数在机组100%BMCR负荷条件下，燃机出口烟气

8、参数如下：l标准状态下烟气流量为1983000Nm3/h。l设计烟气温度为596℃（75%、50%、30%负荷下，分别为594℃、544℃和440℃），夏季工况将相应增加20℃左右。l余热锅炉二级再热器入口烟气压力为4.35~4.78kPa(g)，SCR入口烟气压力约3.21kPa，详见表