某火電廠脫硝還原劑制備系統設計

周斌?陳晶

摘 要 針對燃煤電廠煙氣脫硝問題，介紹了尿素水解法制氨過程，詳細闡述了某雙鍋爐機組脫硝還原劑制備系統設計、功能及設備的選型。

關鍵詞 脫硝;尿素水解法;設計

前言

隨著國家對環保工作的重視，火電廠排煙要求越來越高，各電廠都上馬了煙氣脫硝系統，該系統中用到了還原劑氨，尿素水解法制氨就是一種普遍用到的方法。其原理為尿素水解制氨技術利用電廠輔氣作為熱源將尿素溶液在容器內反應產生氨氣的工藝。

CO（NH2）2 + H2O ? NH2-COO-NH4 ? 2NH3↑+ CO2↑

1設計要求

本項目兩臺鍋爐的脫硝裝置共1個干尿素儲存、卸載及尿素溶液制備、儲存及輸送系統，滿足水解器出力進行公用區的設計。尿素水解系統按照公用制設計，設置兩臺水解反應器，一運一備。每臺尿素水解反應器的氣氨出力為兩臺機組BMCR工況下的氣氨耗量再加20% 的裕量。

尿素溶液制備系統采用氣力輸送和斗提機兩種輸送方式。氣力輸送方式需滿足尿素罐車直接輸送至尿素溶解罐（或斗提機輸送方式將干尿素輸送至尿素溶解罐）混合成50%左右的溶液。經過尿素溶解泵送至尿素溶液儲存罐，最后到水解反應器模塊。水解反應器模塊中產生出來的含氨氣流在氨氣空氣混合器內被稀釋風機稀釋，產生濃度小于5%的氨氣進入氨氣—煙氣渦流混合系統，并由氨噴射系統噴入脫硝系統。

尿素水解法制氨系統包括起吊設施、斗提系統、氣力輸送系統、尿素溶解罐、尿素溶液溶解泵、尿素溶液儲存罐、尿素溶液輸送泵、尿素水解制氨反應器模塊[1]、控制系統、沖洗清掃系統、電伴熱系統、氨氣計量調節系統、稀釋風系統、廢水收集排放系統、蒸汽疏水回收系統等。

2具體的設計

2.1 給料裝置

（1）氣力輸送

氣力輸送裝置外接口為伸出尿素制備車間指定地點處，設置接口閥門;內接口與尿素溶解罐相接。管道材質304L。

（2）斗提機

設置一臺斗提機，起吊尿素到尿素溶解罐上部，滿足溶解罐配置用量，斗提機帶插板閥，落料后關閉。

2.2 尿素溶解罐

配一個尿素溶解罐，單班生產兩臺機組滿負荷24小時用量。加配加熱裝置，防止特定濃度下的尿素結晶。溶解罐設有液位和溫度控制系統[2]。

2.3 尿素溶解泵

配兩臺泵，一運一備。溶解泵為不銹鋼本體（316L不銹鋼）、碳化硅機械密封的離心泵。待尿素溶液配制成需要的濃度后，通過尿素溶解泵將尿素溶液打到尿素溶液儲罐，泵入口需設置過濾器，并設有回流及其管道沖洗系統。

2.4 尿素溶液儲罐

設置2只，兩只儲罐可互為備用，總容量滿足2臺機組滿負荷運行7天（每天24小時）用量設計。尿素溶液儲罐露天放置時，四周加有隔離防護欄，并應考慮電廠所在區域可能出現的最惡劣天氣溫度及其他情況變量包括地震帶，風載荷、雪載荷和溫度變化等情況設計。尿素溶液儲罐至水解反應器之間尿素溶液管道均采用電伴熱，保證尿素溶液不結晶。

2.5 尿素溶液輸送泵

尿素溶解儲罐公用兩臺輸送泵，一運一備[3]，單臺泵的出力滿足兩臺機組BMCR工況下氣氨耗量的尿素溶液用量。泵入口需設置過濾器。

2.6 尿素水解制氨反應器模塊

設置兩臺水解器，一用一備，一臺水解反應器向二臺爐供氨。每臺水解反應器的氣氨出力為二臺機組BMCR工況下的氣氨耗量再加20%的裕量，每套尿素水解反應器均采用撬裝模塊化結構。

2.7 疏水系統

尿素車間設一臺疏水箱，兩臺疏水泵，疏水泵為一用一備。在運行工況下，水解反應器、溶解罐、溶液儲罐的蒸發、伴熱疏水回收至疏水箱。疏水箱收集疏水可用作尿素顆粒溶解用水、沖洗水。在正常運行工況下，多余的疏水通過疏水泵統一輸送至招標方指定回收點。疏水箱、泵及管線采用304L材質。

2.8 廢水系統

尿素車間設置一個地坑及兩臺地坑排水泵，排水泵一運一備。整套地坑排水系統由投標方負責設計供貨。地坑不允許發生冒氣現象。地坑考慮防腐，地坑排水泵及管線采用304L材質。

2.9 洗眼系統

車間設有洗眼器設施，便于操作人員接觸泄漏氨后，能及時用大量的水進行沖洗。

2.10 噴淋系統

尿素水解制氨車間設置一套噴淋系統，在氨氣泄漏時噴淋系統開啟，吸收空氣中的氨氣。

3結束語

本設計闡明了燃煤機組項目的脫硝還原劑儲存和制備系統（尿素水解法制氨）。分享了具體的設計要求、功能、設備等方面因素，有利于同行借鑒。

參考文獻

[1] 常剴.選擇性非催化還原（SNCR）技術在環流化床鍋爐煙氣脫硝的工程應用[D].上海師范大學，2013.

[2] 王代平，王小均.組態王在煙氣脫硝中的應用[J].自動化與儀器儀表，2013（05）：134-135.

[3] 趙振柱.尿素還原法在大型循環流化床鍋爐煙氣脫硝工程中的應用[J].中國高新技術企業，2014（23）：34-36.

作者簡介

周斌（1982- ），男，安徽宿松人;職稱：副教授，學歷：碩士;研究方向：電廠熱工自動化技術。