电厂scr热解炉尿素结晶研究和对策

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1、电厂SCR热解炉尿素结晶研究和对策　　摘要：电厂SCR脱硝系统热解炉尿素结晶会导致整个脱硝系统无法正常运行，本文介绍了我厂3号机组脱硝系统流程，并以我厂3号机组脱硝系统热解炉尿素结晶为案例，分析了SCR尿素热解炉尿素结晶的原因，提出了对系统设计、流场控制、设备选型、运行参数及日常维护方面的改进措施，以期对热解炉尿素结晶的现象进行有效地预付和提供有针对性的对策。关键词：SCR；脱硝改造；热解炉；尿素结晶；分析与对策中图分类号：F407.6文献标识码：A1前言随着国家环保部门对电力污染治理要求的不断提高，依据最新《火电厂大气污染物排放标准GB13223——2011》规定要求，2

2、003年12月31日前投运或通过审批的机组氮氧化物排放浓度不得大于200mg/Nm3，之后的现役或新建机组氮氧化物排放浓度不得大于100mg/Nm3，作为环首都北京的重点区域，我厂自2011年开始逐步实施了8台机组的烟气脱硝改造工程。8目前在世界上有成熟应用业绩的脱硝方法主要分为两类，分别为燃烧中脱硝和燃烧后脱硝。燃烧中脱硝主要为低氮燃烧技术，它具有投资少，建设周期短等优点，但其脱硝效率较低，一般在40%以下，另外受工况变化的影响较大。燃烧后脱硝有成熟应用的技术可分为SCR和SNCR技术，其中SCR技术具有脱硝效率高，还原剂消耗少、脱硝性能稳定等优点，是目前世界上应用最多的

3、技术之一。经过详细的经济、技术比较，我厂脱硝改造工程采取了低氮燃烧器+SCR相结合的方式。23号机组脱硝系统简介大唐国际张家口发电厂1-8号300MW机组之3号锅炉为东方锅炉股份有限公司生产的1025t/h、亚临界、一次中间再热、自然循环、平衡通风、固态排渣、汽包型锅炉。采用三分仓回转式空气预热器，平衡通风,摆动式燃烧器，四角切园燃烧,制粉系统采用HP803中速磨正压直吹冷一次风机系统。我厂3号机组SCR法烟气脱硝工艺，由清华同方环境股份有限公司提供，引进意大利TKC公司技术，结合清华大学热能系多年来在SCR烟气脱硝技术方面的研究，为本工程提供优化设计。脱硝设施布置在3号炉

4、后与电除尘器之间，反应器布置在锅炉省煤器和空预器之间，脱硝系统不设置烟气旁路和省煤器高温旁路系统。在完成低氮燃烧器改造后，8SCR入口NOx浓度可控制在450mg/Nm3以下，SCR区按3层设计（2+1形式），初装2层催化剂后可保证在锅炉任何工况处理100%烟气量条件下，脱硝效率不小于80％。吸收剂原料为尿素，采用热解法制备氨气。保证烟气出口氨的逃逸率不大于3ppm，SO2/SO3转化率小于1%，在催化剂附加层未投运前，从脱硝装置入口到出口之间的系统压力损失不大于800Pa（SCR烟道阻力不大于450Pa）。在满足NOx脱除率、氨的逃逸率及SO2/SO3转化率的性能保证条件

5、下，可保证SCR系统能够在最低连续运行烟温300℃，最高连续运行烟温420℃条件下正常投运。脱硝系统主要包括：烟气系统、SCR反应器本体、尿素储存供应系统、尿素热解系统、氨计量分配系统、废水回收系统。3尿素热解技术简介尿素制取氨通常有两种方法：热解和水解。水解法是将尿素以水溶液的方式进行分解。热解法是将直接快速雾化后的尿素溶液进行分解。我厂3号机组脱硝系统采用了NOXOUTULTRA方法。NOXOUTULTRA方法是美国燃料公司（FuelTechInc）尿素热解制氨工艺的注册名称。3.1尿素的性质3.1.1尿素的物理性质尿素的分子式为CO(NH2)2，相对分子质量60.06

6、8，为无色或白色针状或棒状结晶体，工业或农业品为白色略带微红色固体颗粒，有刺鼻性气味。含氮量约为46.67%。密度1.335g/cm3。熔点132.7℃。溶于水、醇，难溶于乙醚、氯仿。呈弱碱性。3.1.2尿素的化学性质尿素在酸、碱、酶作用下（酸、碱需要加热）能水解生产氨和二氧化碳。尿素对热不稳定性，在高温下可进行缩合反应，生成缩二脲、缩三脲和三聚氰酸。加热至150~160℃将脱氨成缩二脲。若迅速加热将脱氨而三聚成六元环化合物三聚氰酸。（机理：先脱氨生成异氰酸（HN=C=O），再三聚。）加热至160℃分解，产生氨气同时变为异氰酸。尿素易溶于水，在20℃时100毫升水中可溶解1

7、05克，水溶液呈中性反应。尿素产品有两种。结晶尿素呈白色针状或棱柱状晶形，吸湿性强。粒状尿素为粒径1～2毫米的半透明粒子，外观光洁，吸湿性有明显改善。20℃时临界吸湿点为相对湿度80%，但30℃时，临界吸湿点降至72.5%，故尿素要避免在盛夏潮湿气候下敞开存放。在尿素生产中加入石蜡等疏水物质，其吸湿性大大下降。3.2尿素热解工艺8尿素热解系统的主体设备包括尿素储仓、尿素溶解罐、尿素溶液储罐、尿素溶液喷嘴、热解炉和电加热器。主要的工艺流程为固体尿素溶液经溶液配置成40%-60%的尿素溶液（我厂尿素溶液浓度控制在50%