尿素热解制氨系统方案Word格式.docx
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2工艺系统说明
脱硝用还原剂主要有液氨、氨水和尿素。
由于液氨是危化品，随着国家对安全日益重视，逐渐出台一系列相关限制措施，使得电厂用液氨时在审批、工期、占地等诸多方面受到越来越多制约，氨水也因为其运行成本居高而受到应用局限。
作为无危险制氨原料，尿素（Urea）具有与液氨相同脱硝性能，是绿色肥料，完全没有危险和法规限制，可以方便被运输、储存和使用。
4.1热解工艺系统流程
尿素热解工艺利用尿素溶液热解工艺为SCR系统提供反应剂，该工艺可用于控制燃煤电厂锅炉、垃圾焚烧锅炉、熔炉、焚烧炉或者加热器所产生NOx排放以满足排放要求。
尿素热解工艺将尿素分解为氨并通过SCR系统中氨喷射格栅提供脱硝系统所需还原剂。
4.2热解系统
从锅炉空预器处引出约1%总风量一次或二次空气（约300℃），通过一个高温风机（如需）输送，再利用电加热器将空气温度再次提升并达到进入热解室温度（约350～650℃）。
随后将尿素溶液喷入在温度窗内具有适当停留时间热解室，以确保尿素溶液完全转化为SCR还原剂。
最后将含有SCR还原剂氨（NH3）气流导入AIG。
整个过程需要监测压力、流量及温度以满足AIG/SCR设计要求，保证尿素热解系统正常运行。
尿素热解工艺主要反应如下：
CO（NH2）2→NH3+HNCO
尿素→氨+异氰酸
HNCO+H2O→NH3+CO2
异氰酸+水→氨+二氧化碳
尿素在温度高时不稳定，会分解成NH3（氨）和HNCO（异氰酸），HNCO再与水反应生成NH3和CO2。
该过程产生反应剂NH3通过AIG注射在锅炉烟气中，与烟气中氮氧化物NOx反应，生成对环境无害N2（氮气）和H20（水）。
主要反应描述如下：
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O
NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O（主要反应）
氮氧化物+氨+氧→氮+水
4NO+4HNCO+O2→4N2+4CO2+2H2O（可能反应）
氮氧化物+异氰酸+氧→氮+二氧化碳+水
热解系统包括尿素制备系统、尿素溶液储罐、输送装置、计量分配装置、背压控制阀、热解室、高温风机、电加热器及控制装置等。
尿素颗粒由斗提输送到溶解罐里，用去离子水将干尿素溶解成约50%质量浓度尿素溶液，通过尿素溶液给料泵输送到尿素溶液储罐；
尿素溶液经由输送装置、计量分配装置进入热解室内，与经由高温风机（如需）、电加热器输送过来高温空气混合热解，生成NH3、H2O和CO2，分解产物与稀释空气混合均匀并喷入脱硝系统。
热解系统采用约50%尿素溶液作为还原反应剂。
50%尿素溶液将保存在不锈钢或玻璃钢（FRP）储存罐中，容量约为5天（或电厂要求天数）尿素用量（当环境温度过低时，罐体需要加热和保温）。
带泵循环装置将反应剂提供给每个单元计量装置，计量后反应剂被输送至一系列经过专门设计并安装在热解室入口处喷嘴。
计量装置可根据系统需要自动控制喷入热解室尿素量。
系统还包括备用高温风机及挡板以保证进入AIG氨流量和压力。
4.3系统主要设备
尿素热解制氨系统主要包括高流量循环装置、背压控制阀、尿素储仓、给料机、尿素溶解罐、尿素溶液给料泵、尿素溶液储罐、计量和分配装置（MDM）、绝热分解室（DC）、稀释风电加热系统（EH）及控制系统等。
整套系统考虑夏天防晒，冬天防冻措施。
尿素储存于储间，由斗提输送到溶解罐里，用除盐水将固体尿素溶解成50%质量浓度尿素溶液，通过尿素溶液给料泵输送到尿素溶液储罐；
尿素溶液经由供液泵、计量与分配装置、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。
雾化后尿素液滴在绝热分解室内分解，生成分解产物为NH3、H2O和CO2，分解产物经由氨喷射系统进入脱硝烟道。
（1）尿素储间
设置1只尿素料斗，尿素筒仓为碳钢制造。
尿素卸车应考虑三种卸车方法。
袋装尿素人工卸车、散装颗粒尿素利用卡车压缩机自动卸车和尿素溶液利用罐车自带压缩机卸车。
（2）尿素溶解罐
设置一只尿素溶解罐，体积为全厂12~24小时储量。
在溶解罐中，用除盐水或冷凝水制成50%尿素溶液。
当尿素溶液温度过低时，蒸汽加热系统启动使溶液温度保持在合理温度，防止特定浓度下尿素结晶。
溶解罐除设有水流量和温度控制系统外，还采用输送泵系统将化学剂从储罐底部向侧部进行循环，使化学剂更好混合。
溶解罐由304不锈钢制造，内衬防腐材料，罐体保温。
容器为中凹底部、圆锥型底立式304SS容器，容器用支脚支撑。
罐体内配置全套人孔、尿素或尿素溶液入口、尿素溶液出口、通风孔、搅拌器口、液位表、温度表口和排放口等。
尿素溶解设备宜布置在室内。
（3）尿素溶液给料泵
尿素溶液泵为不锈钢本体碳化硅机械密封离心泵，两台泵一运一备，并列布置。
此外，溶液泵还利用溶解罐所配置循环管道将尿素溶液进行循环，以获得更好混合。
（4）尿素溶液储罐
尿素溶液经由两台尿素溶液给料泵进入尿素溶液储罐，每台泵容量为1小时内可将溶解罐内溶液完全输送到尿素溶液储罐。
设置两只尿素溶液储罐,容积满足3~5天系统用量（50%尿素溶液）要求。
储罐由玻璃钢（FRP）制造（也可采用304型不锈钢），并内涂乙烯树脂涂层。
储罐为立式平底结构，装有液面、温度显示仪，装有人孔、梯子及通风孔等。
尿素溶液储罐开口应有人孔、尿素溶液进出口、通风孔、液位表、温度表口和排放口。
尿素溶液储罐应设有梯子、平台、栏杆和液面计支架。
尿素溶液储存设备可布置在室外。
设备间距应满足施工、操作和维护要求，各设备间连接管道应保温。
（5）高流量循环装置（HFD）
尿素溶液供料系统由一套高流量和循环装置组成，该装置为两台机组供应尿素溶液，布置在尿素溶液储罐附近。
每套流量传输装置包括2台全流量多级SS离心泵，一用一备，内嵌过滤器、用于远程控制和监测循环系统压力、温度、流量等仪表。
（6）背压控制阀（PCV）
背压控制回路用于调节供料泵为计量装置供应尿素所需稳定流量和压力，背压控制阀设置一套。
（7）计量分配装置（MDM）
每台热解室配备一套计量分配装置。
计量分配装置能够精确测量并独立控制输送到每个喷射器尿素溶液。
计量分配装置布置在热解室附近，计量装置用于控制通向分配装置尿素流量供给。
该装置将响应电厂DCS提供反应剂需求信号。
分配模块通过独立化学剂流量控制和区域压力控制阀门来控制通往多个喷射器尿素和雾化空气喷射速率。
（8）绝热分解室（DC）
尿素溶液采用绝热分解室分解，相关设备包括：
绝热分解室、尿素喷射器等。
绝热分解室布置在SCR附近。
经过计量和分配装置尿素溶液由喷射器喷入绝热分解室，绝热分解室设置1台。
经过加热器高温热风作为分解室热源，室内温度控制在350～650℃。
（9）稀释风电加热系统（EH）
为了节约能源，降低系统运行费用，热解系统将直接采用锅炉一次风/二次风作为尿素热解反应稀释风来源。
由于稀释空气量仅为一次风/二次风量1%左右，对锅炉影响微乎其微。
锅炉一/二次风温度一般为300℃左右，可大幅度减少热解系统能耗。
锅炉一次风/二次风由高温风机加压送至电加热器进行温度提升，达到热解室设计温度，并由加热器控制装置维持适当尿素分解反应温度。
电加热器建议垂直高位置布置，缩短其出口和DC入口之间距离。
5主要设计参数
5.1工艺设计参数表
工艺设计参数表—1×
125MW（单套热解系统参数）
机组类型
燃煤锅炉，100%MCR
系统数量
1套热解室系统用于1台锅炉
烟气流量,（SCR入口烟气）在运%含O2量,干态Nm3/h
NOx入口浓度（干基，6%含O2量）,mg/Nm3
NOx出口浓度（干基，6%含O2量）,mg/Nm3
NOx脱除率,%
NH3逃逸,ppm
氨流量*,kg/hr（由客户提供）
167
电加热器功率,kW
627
SCR还原剂（干尿素量）,kg/hr
303
SCR还原剂（50%尿素溶液）,kg/hr
606
通过热解室空气流量**,Nm3/hr
4784
热解室出口总流量,Nm3/hr
5465
空气中氨所占份额（vol%）
<
5%
∙热解室出口温度不应高于400℃。
在AIG前管线必须保温在300℃以上。
∙设计采用电厂锅炉一次风（300°
C,10kPa,暂定）作为热解室稀释空气,所用一次风须是无硫、低尘（<
200mg/Nm3）。
5.2电负荷清单
序号
用电设备名称
台数
单台（kW）
电压（VAC）
合计（kW）
备注
1
溶解罐搅拌电机
2
循环输送泵
一用一备
3
斗提
4
控制系统
5
地坑泵Pump
6
高流量循环装置（HFD）
380
变频调速
7
MDM计量分配装置
220
8
电加热器
3号机组
合计
634
5.3控制系统I/O表
型式
AI
（4~20mA）
AO
RTD
（Pt100）
TC
DI
DO
小计
还原剂公用区
17
73
61
159
3号锅脱硝SCR区
23
9
45
28
111
381
1.被控对象I/O（输入/输出）设置要求
分类
阀门类型
I/O描述
备注
A
电动阀2DO/2DI
打开DO
关闭DO
全开DI
全关DI
I
B
调节型电动阀1AI/1AO
阀位反馈AI
控制信号AO
C
电动机2DO/3DI
启动DO
停止DO
运行DI
电气故障DI
远方/就地DI
D
电动机2DO/4DI/1AI
电流AI
电机功率>
40KW
E
F
注：
各种控制阀和电动机联锁开、联锁关、闭锁开和闭锁关功能均由PLC软件实现。
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