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1、尿素热解和水解的区别性报告一、背景SCR技术中还原剂NH3的来源有3种：液氨（anhydrousAmmonia）、氨水（AqueousAmmonia）和尿素（Urea）。由于液氨是危险化学品，随着国家对安全的日益重视，逐渐出台一系列相关的限制措施，使得电厂在用液氨时会在审批、工期、占地等诸多方面受到越来越多的制约，投运后通过环保验收的程序也较为繁琐；氨水也因为其运行成本居高不下而受到应用的局限。作为无危险的制氨原料，尿素具有与液氨相同的脱硝性能，是绿色肥料、无毒性，使用完全，因而没有法规限制，并且便于运输、储存和使用。目前在国内SCR脱硝采用尿素为还原剂已经成为一种趋势，并逐渐成为
2、主流，尤其是在一些重点区域和离居民区较近的城市电厂，已有了越来越多的应用。二、尿素热解和水解技术简述尿素制氨工艺的原理是尿素水溶液在一定温度下发生分解，生成的气体中含二氧化碳、水蒸气和氨气。尿素制氨工艺包括尿素水解和尿素热解。尿素水解和尿素热解工艺由于温度压力条件不同，有着不同的化学过程。2.1尿素水解制氨技术作为应用于脱硝目的的水解技术在1999年开始运用在国外锅炉烟气脱硝工程,目前这样的技术主要有AOD法、U2A法及SafeDeNOx法三种。在一定的温度条件下尿素能水解生成氨和二氧化碳。主要反应式:CO(NH2)2+H2O=2NH3+CO2尿素水解制氨工艺：用溶解液泵将约90℃
3、溶解液送入尿素溶解槽,颗粒状尿素经斗式提升机输送到尿素溶解槽,经搅拌后,配制成浓度约40%~50%(wt)的尿素溶液;经搅拌溶解合格的尿素溶液,温度约60℃,利用溶解液泵打入尿素溶液槽储存,用尿素溶液泵加压至表压2.6MPa送至水解换热器,先与水解器出来温度约200℃的残液换热,温度升至185℃左右,然后进入尿素水解器进行分解。尿素水解器的蒸汽加热方式分为直接加热和间接加热方式。直接加热:尿素水解器的操作压力为2.2MPa,操作温度约200℃,水解器用隔板分为9个小室。采用绝对压力为2.45MPa的蒸汽通入塔底直接加热,蒸汽均匀分布到每个小室。在蒸汽加热和不断鼓泡、破裂的蒸汽、水流
4、搅拌作用下,使呈S形流动的尿素溶液得到充分加热与混合,尿素分解为氨和二氧化碳。间接加热:尿素水解制氨U2A法将饱和蒸汽通过盘管方式进入水解反应器加热,蒸汽与尿素溶液间不混合,气液两相平衡体系的压力约为1.4~2.1MPa,温度约150℃。从水解反应器出来的低温饱和蒸汽,用来预加热进入水解反应器前的尿素溶液。水解器顶部出口温度约190℃、压力约2.0MPa的氨、二氧化碳、水蒸气混合气进入到缓冲罐减压到0.2MPa左右,作为电厂脱硝还原剂使用。从水解器底部排出的温度约200℃、含1%左右氨和微量尿素的水解残液经水解换热器换热后,温度降至90℃,进入溶解液槽,作尿素溶解液使用,多余的水解
5、残液送污水处理站(或直接抛洒在煤场)。从气氨缓冲罐出来的NH3、CO2、H2O等气态混合物,与加热后的稀释风混合进入脱硝氨喷射系统,氨与空气的混合物温度维持在175℃以上。尿素水解工艺流程：2.2尿素热解制氨技术尿素在热环境下稳定,加热至150~160℃将脱氨成缩二脲,若迅速加热将完全分解为氨气和二氧化碳。主要反应式:CO(NH2)2+H2O=2NH3+CO2尿素热解制氨工艺：尿素粉末储存于储仓,由称重给料机(或计量罐)输送到溶解罐里,用除盐水将固体尿素溶解成50%的尿素溶液(需要外部加热,溶液温度保持在40℃以上),通过尿素溶液混合泵输送到尿素溶液储罐;尿素溶液经由给料泵、计量与
6、分配装置、雾化喷嘴等进入绝热分解室,稀释空气经加热后也进入分解室。雾化后的尿素液滴在绝热分解室内分解,生成的分解产物为氨气和二氧化碳,分解产物经由氨喷射系统进入脱硝烟道。热解室利用柴油作为热源,来完全分解尿素。在所要求的温度下(450℃~600℃),热解室提供了足够的停留时间以确保尿素到氨的100%转化率。热解室的容积是依据尿素分解所需的体积来确定。热空气将通过燃烧器控制装置以维持适当的尿素分解温度。尿素经过喷射器注入到热空气,尿素的添加量是由SCR反应器需氨量来决定的,负荷跟踪性将适应锅炉负荷变化要求。系统在热解室出口处提供空气/氨气混合物。氨/空气混合物中的氨体积含量小于5%。
7、尿素热解工艺流程：三、尿素水解和热解制氨技术比较3．1尿素水解技术应用中容易发生的故障及应对策略3.1.1腐蚀问题尿素水解过程中会生成一些酸性物质(如氨基甲酸铵等),氨基甲酸铵会严重破坏不锈钢表面的氧化膜,使系统的腐蚀速度加快,超过190℃时,一般的不锈钢材料(如304SS)会遭受严重腐蚀,当超过220℃时,即使采用钛(Ti)等耐腐蚀材料,系统也会遭受腐蚀。水解反应器由于操作温度较高,更易受到腐蚀。腐蚀可能造成设备的泄漏,从而产生安全隐患。腐蚀问题主要从管道、设备材质
