某4×300 MW 機組液氨改尿素工程技術經濟分析

張志中，裴煜坤，劉沛奇，胡 妲，江建平，張 楊

（華電電力科學研究院有限公司，浙江 杭州310030）

0 引 言

據中電聯統計，截止2020 年底，我國全口徑火電裝機容量達124624 萬kW，同比增長4.8%，占全部裝機容量的56.60%［1］，火力發電在工業生產和國民經濟的發展過程中仍占據主導地位。截止2020 年，全國已實現超低排放的煤電裝機規模達到9.5 億kW，占煤電總裝機容量的88%。煤電企業作為NOx的主要排放源，面臨前所未有的NOx減排壓力。 為了達到NOx超低排放限值要求，燃煤電廠普遍采用低氮燃燒結合選擇性催化還原脫硝（SCR） 或選擇性非催化還原脫硝（SNCR）技術［2］。 SCR因具有技術成熟、操作簡單、系統穩定性強、脫硝效率高等特點而成為燃煤電廠最廣泛采用的煙氣脫硝技術，該技術將還原劑噴入煙氣中與NOx混合并在催化劑的作用下將NOx還原生成氮氣和水。 常用的脫硝還原劑包括氨水、液氨和尿素，其中液氨蒸發工藝在投資和運行成本上優勢明顯，在國內煙氣脫硝裝置中的占比達80%以上［3］。 氨水工藝采用的氨水濃度一般在20%左右，體積量大，運輸成本和投資成本在三種還原劑工藝中均屬最高，且運行中蒸發氣化耗能多，因而使用受到限制，目前使用較多的還原劑主要是液氨和尿素［4-6］。

隨著社會的發展和人民生活水平的提高，安全生產的重要性日益突出。 液氨作為一種有毒危險化學品，當與空氣混合后的濃度在16% ～25%時，遇火源容易發生燃燒和爆炸，在運輸、儲存和使用時存在較大的安全隱患，一旦儲量超過10 t，即為重大危險源［7］。 近些年液氨泄漏事故頻發，對環境安全和人身安全構成較大威脅，城區或近城區電廠不再批準采用液氨作為脫硝還原劑。 隨著國家出臺相關限制政策，從地方管理部門取得液氨的使用和運輸許可證愈發困難，安全防范要求更加嚴格，相應的安全管理成本不斷提升［8-9］，液氨作為脫硝還原劑受到很大程度的限制。 考慮到尿素分解同樣可以制取氨氣，且尿素性質穩定，易于保存和運輸，是一種綠色肥料，對環境無害，來源廣泛，用來代替液氨作為脫硝還原劑是一種可行的且安全性更高的制氨方式［10］。 國家能源局《國能函安全（2018）12 號文》鼓勵電廠將液氨裝置改造為更加安全的尿素制氨裝置［11］，特別是對于大中城市及其近郊的電廠、位于人口稠密地區且防火間距達不到規范要求的電廠及水源地等地區的電廠，液氨改尿素將會成為一種普遍認可的工程技術路線。

尿素制氨工藝主要分為尿素熱解和尿素水解，尿素熱解根據稀釋風熱源的不同分為電能加熱、燃燒柴油或天然氣加熱及高溫煙氣加熱［12-13］，尿素水解法分為尿素普通水解和尿素催化水解。 尿素熱解技術在我國引入較早，2006 年華能北京熱電有限公司首次引進美國NOxOUT ULTR尿素熱解技術為SCR脫硝工藝提供還原劑氨氣，此后在多臺機組上實現了應用。 尿素水解工藝在我國起步相對較晚，2011 年武漢國電青山電廠首次引進美國U2A尿素水解工藝，至2012年成都銳思環保公司自主研發的尿素水解工藝在國電成都金堂電廠成功取得首次國產化應用［14］，由于尿素水解工藝初次投資明顯降低，能耗相對較少，因此迅速得到推廣應用。 尿素催化水解工藝建立在普通水解工藝的基礎上，由清華大學研發，被中國電機工程學會鑒定為技術達到“國內領先、國際先進”水平［8］，這勢必會使尿素水解工藝在燃煤電廠的應用得到進一步加強。

本文以某電廠4 ×300 MW 燃煤機組液氨改尿素工程為例，對電加熱型尿素熱解、煙氣加熱型尿素熱解、尿素普通水解和尿素催化劑水解方案進行技術經濟比較，為燃煤機組液氨改尿素工程的技術選取、系統設計提供一定的技術經濟分析依據。

1 尿素熱解技術

尿素熱解工藝主要由尿素溶液制備與儲存系統、稀釋風及稀釋風加熱系統、計量分配模塊、熱解制氨系統等構成，工藝流程如圖1 所示（圖中標注紅色和綠色代表兩種常用的稀釋風加熱系統，實際應用時只選一種）。 具體流程為：用除鹽水將顆粒尿素在尿素溶解罐內溶解成濃度約50%的尿素溶液并用配料輸送泵送至尿素溶液儲罐內儲存，供氨時利用尿素溶液輸送泵將尿素溶液送至計量分配模塊，經準確測量并控制后由多個霧化噴槍噴入尿素熱解爐，在來至稀釋風加熱系統出口溫度達到350 ～650 ℃的熱風加熱作用下分解成含NH3濃度小于5%的混合氣［15］，然后通過噴氨格柵噴入脫硝反應器入口煙道。 尿素熱解按如下反應方程式［16］進行：

圖1 尿素熱解工藝流程

熱解工藝稀釋風通常采用鍋爐空預器出口的熱一次風或熱二次風，鑒于燃燒柴油或天然氣加熱稀釋風需要消耗大量燃料，系統復雜，運行成本較高，目前工程中稀釋風的加熱方式主要采用電加熱和高溫煙氣加熱。 一般一次風風壓能夠克服熱解系統阻力，二次風由于風壓較低，需設置高溫稀釋風機。 熱解爐設計時需考慮熱風含塵量，一般不超過200 mg/m3，主要是為了減少粉塵對高溫稀釋風機和電加熱器加熱管的磨損［17］。 理論上熱二次風含塵量高于熱一次風，在選擇稀釋風時推薦采用熱一次風以提高可靠性和經濟性，所取一次風量僅為鍋爐總一次風量的1%左右，對鍋爐燃燒的影響甚微。 采用電加熱時，熱一次風從空預器出口依靠自身壓力進入電加熱器，經加熱后進入尿素熱解爐。 采用高溫煙氣加熱時主要通過氣氣換熱器對熱一次風進行加熱，換熱器根據布置位置分為爐內氣氣換熱器和爐外氣氣換熱器。 爐內氣氣換熱器通常設在低溫再熱器或低溫過熱器的前面，該區域煙溫在600 ～700 ℃，熱一次風沿管內流動，高溫煙氣流經換熱管時對其進行加熱。 爐外氣氣換熱器設在熱解爐附近的鍋爐鋼架上且垂直布置，高溫煙氣通常取自高溫再熱器后、低溫再熱器前的區域，該區域煙溫在650 ～750 ℃，高溫煙氣依靠原有煙道的壓差沿換熱器管程向下流動，出換熱器后匯入空預器出口煙道內，熱一次風依靠一次風機壓頭沿換熱器殼程向上流出換熱器，達到加熱目的。 爐內氣氣換熱器一般適用于新建機組，設計時需預留安裝空間，而且存在磨損、積灰，不便于檢修等問題，因此使用受到較多限制，爐外氣氣換熱器可根據電廠現場條件靈活布置，成為當前的主流形式。 為了降低電耗，近年來尿素熱解工藝改造中采用高溫煙氣加熱稀釋風成為一種行之有效的手段［4］。

熱解反應受熱解爐內環境溫度影響較大，在低溫條件下會產生三聚氰酸、三聚氰胺、三異氰酸、乙二肟、縮二脲、縮三脲等中間產物，這些中間產物與熱風中的粉塵結合會形成難以分解的多孔結晶物質，易引起淤積堵塞現象，尿素熱解轉化率也會相應降低［17-19］。 另外熱解過程中形成的HNCO在熱解爐的氣氛條件下難以分解為NH3，因此熱解工藝的尿素轉化率受到一定限制，一般在80% ～90%。

2 尿素水解技術

尿素水解工藝主要由尿素溶液制備與儲存系統、稀釋風系統、計量分配模塊、水解制氨系統等構成，對于尿素催化水解工藝，還包括催化劑溶解供應系統，工藝流程如圖2 所示（圖中標注綠色部分為尿素催化劑水解所特有的，去掉該部分為尿素普通水解）。 尿素普通水解具體流程為：用除鹽水將顆粒尿素在尿素溶解罐內溶解成濃度約50%的尿素溶液并用配料輸送泵送至尿素溶液儲罐內儲存，供氨時利用尿素溶液輸送泵將尿素溶液送至水解反應器，在壓力為0.4 ～0.6 MPa，溫度為130 ～160 ℃的操作條件下，尿素以水溶液的形式受熱分解為NH3和CO2，含NH3濃度約37.5%的混合氣進入計量分配模塊并經計量控制后進入氨空混合器與來至稀釋風系統的熱風混合，形成含NH3濃度小于5%的混合氣［6］，最后由噴氨格柵噴入脫硝反應器入口煙道。 尿素催化水解工藝流程基本與尿素普通水解工藝相同，區別在于前者多出了催化劑溶解及催化劑溶液輸送至水解反應器這部分流程。 尿素普通水解按著如下反應方程式［13］進行，其中第一步為微放熱反應，第二步為強烈吸熱反應：

圖2 尿素水解工藝流程

尿素催化劑水解工藝主要采用磷酸鹽作為催化劑配制成一定濃度的溶液［3］，在水解系統啟動時泵入水解反應器，催化劑在水解過程中循環使用，主要起到改變反應路徑，加速水解反應進度，降低系統響應時間的作用，具體反應方程式如下［9］：CO（NH2）2+催化劑+H2→■O 中間產物+CO2

綜合反應：CO（NH2）2+H2→■O 2NH3+CO2

水解反應器出口混合氣中含有NH3、CO2和水蒸氣，在輸送過程中當氣體溫度低于露點溫度時會產生“回凝”現象［20］，即發生水解反應的逆反應而生成氨基甲酸銨晶體，從而引起管道或設備堵塞。 為了避免混合氣出口下游管道和設備出現結晶，一方面可提高稀釋風溫至180 ℃以上，另一方面水解器至爐側氨空混合器間的管道設置嚴格的蒸汽伴熱，伴熱溫度不低于150 ℃。 水解工藝稀釋風一般采用熱一次風和經過煙氣加熱處理的自然風和冷一次風。 由于熱一次風本身攜帶一定量的粉塵，容易導致氨空混合氣和噴氨格柵支管的堵塞，對燃煤灰分高和空預器漏風量大的機組開展水解工藝設計時一般不推薦熱一次風作為稀釋風。 煙氣加熱方式是通過在SCR出口煙道內增設管式換熱器，利用煙氣的熱量對自然風或冷一次風進行加熱作為熱稀釋風。 若冷一次風壓頭較大，可以省去稀釋風機，但實際應用案例較少。采用自然風時必須配置稀釋風機。

水解反應器內尿素溶液主要通過蒸汽盤管間接加熱，蒸汽引自廠用蒸汽系統，經減溫減壓后進入蒸汽盤管。 蒸汽放熱后形成的冷凝水由疏水箱收集，收集的疏水部分作為尿素溶解用水，多余部分由疏水泵送至鍋爐疏水擴容器回收利用。 水解反應器內溫度達到160 ℃時，尿素會分解形成HNCO，HNCO活性較強，會與尿素反應生成難溶于水的縮二脲等聚合物［21］，易引起水解系統堵塞，水解反應器正常運行時需在線排污，將含有尿素、氨水、縮二脲等的廢液輸送至尿素區地坑進行收集。 通過嚴格控制水解反應器溫度、壓力、尿素溶液濃度等參數可以保證水解工藝尿素轉化率達到98% ～99%。

3 某4 ×300 MW 機組液氨改尿素技術經濟分析

3.1 機組概況

某城市電廠1 ～4 號燃煤機組煙氣脫硝采用SCR脫硝工藝，分別于2013 年10 月、2014 年5月、2012 年9 月和2013 年7 月投運，催化劑按“2+1”模式布置，初裝2 層蜂窩式催化劑，后均于2016 年完成煙氣脫硝超低排放改造，加裝備用層催化劑，采用液氨作為還原劑。 氨區為4 臺機組公用，配有3 臺容積為80 m3的液氨儲罐、4 臺液氨蒸發器、3 臺氨氣緩沖罐和1 臺氨氣吸收罐，液氨儲量可達120 t。 迫于安全生產壓力，該電廠擬實施液氨改尿素工程，從本質上消除重大危險源，提高脫硝安全性的同時降低管理風險。 液氨改尿素工程工藝水由全廠工業水管網提供，消防水由全廠消防水系統提供，尿素溶解除鹽水由化學車間提供，蒸汽取自鍋爐輔汽系統，壓縮空氣取自全廠儀用壓縮空氣系統。 全廠各消耗品供應裕量能滿足現有本工程耗品需求，無需設備擴容或增加新設備。

3.2 工程設計參數

液氨改尿素工程的實施，一方面要替代原有的氨區供氨功能，即通過新增尿素溶液制備與儲存系統、熱解或水解制氨系統及稀釋風系統改造來實現供氨量滿足脫硝要求，另一方面要通過系統優化設計實現4 臺機組的主要煙氣性能指標達到超低排放要求。 某4 ×300 MW 機組液氨改尿素工程的主要設計參數如表1 所示，由表1 可知，2 臺機組的最大氨耗量為552 kg/h，4 臺機組的總計氨耗量為922 kg/h。

表1 液氨改尿素工程設計參數

3.3 技術分析

根據電廠脫硝裝置煙氣條件和還原劑改造目標，結合當前應用較多的尿素制氨工藝的特點，對液氨改尿素工程提出了4 種改造方案，分別為電加熱型尿素熱解、煙氣加熱型尿素熱解、尿素普通水解和尿素催化水解。

4 種改造方案的尿素溶液制備與儲存系統的設備配置和參數基本一致，主要區別在于熱解方案和水解方案的尿素溶液輸送泵數量不同。 設置尿素儲存小間1 個，用于儲存袋裝尿素，堆高按3 m考慮，設計容積約240 m3，滿足4 臺鍋爐BMCR工況下至少3 天的尿素需求量。 設置尿素溶解罐2 只，單罐容積50 m3，罐體采用SS304 不銹鋼材質并配備蒸汽加熱裝置和攪拌器，每天配制2 罐50%濃度的尿素溶液即可滿足4 臺鍋爐BMCR工況下1 天的尿素溶液量。 配料輸送泵設4 臺（2用2 備），為不銹鋼離心泵，流量40 m3/h，揚程30m。 設置尿素溶液儲罐2 只，單罐容積250 m3，罐體采用SS304 不銹鋼并配備蒸汽加熱裝置，滿足4 臺鍋爐BMCR工況下至少5 天的尿素溶液量。 方案1 和方案2 尿素溶液輸送泵設6 臺（4用2 備），方案3 和方案4 尿素溶液輸送泵設3 臺（2 用1 備），均為不銹鋼離心泵，流量9 m3/h，揚程250 m；方案1 和方案2 在正常運行條件下，每臺鍋爐對應的熱解爐由1 臺尿素溶液輸送泵供給尿素溶液，方案3 和方案4 在正常運行條件下，每臺水解反應器由1 臺尿素溶液輸送泵供給尿素溶液。 尿素間設1 個地坑和2 臺地坑泵（1 用1備），地坑泵流量30 m3/h，揚程35 m；地坑用于收集尿素溶液制備與儲存區域和水解反應器的排污水，收集的廢水統一輸送至生活污水處理系統，稀釋后作為廠區綠化用水。

方案1 和方案2 中尿素熱解稀釋風均引自空預器出口熱一次風，其中1、2 號機組稀釋風量為6300 m3/h，分別占總一次風量的2.3%和3.1%，對鍋爐燃燒造成的影響極?。?、4 號機組稀釋風量為5300 m3/h，均小于總一次風量的2%，對鍋爐燃燒造成的影響可忽略不計。 方案1 和方案2的熱一次風溫度在315 ～330 ℃，需要增設稀釋風加熱系統；方案1 采用電加熱，1、2 號機組各配套1 臺1060 kW 的電加熱器，3、4 號機組各配套1 臺890 kW 的電加熱器，保證熱一次風溫度達到350～650 ℃；方案2 采用煙氣加熱，1 ～4 號機組各設置1 臺氣氣換熱器，高溫煙氣抽取點位于低溫過熱器水平段前轉向室，1、2 號機組所需煙氣量約7000 m3/h，3、4 號機組所需煙氣量約6000 m3/h；1、2 號機組加熱系統配套氣氣換熱器換熱面積約550 m2，3、4 號機組加熱系統配套氣氣換熱器換熱面積約450 m2，換熱器功率與采用電加熱器相當?？紤]到該電廠設計灰分達到40 g/m3，一次風煙道內積灰較多的現狀，方案3 和方案4 采用自然風作為稀釋風，通過在1 ～4 號機組SCR出口煙道內各設置2 臺管式換熱器將稀釋風加熱至180 ℃左右，現有稀釋風機壓頭不足，每臺機組更換2 臺。 因管式換熱器加熱風量較少，其吸熱導致煙氣溫度的降幅極小，對下游設備的影響可忽略不計。 管式換熱器滿足耐高溫、耐磨損等工作環境要求。

方案1 和方案2 每臺機組配置1 套尿素熱解制氨系統，各對應1 臺熱解爐，熱解爐本體采用304 不銹鋼，每臺熱解爐配有6 只尿素溶液霧化噴槍，噴槍采用316L不銹鋼，霧化空氣采用儀用壓縮空氣，相應每套熱解制氨系統設置1 只壓縮空氣儲罐，容積6 m3。 方案1 和方案2 中1、2 號機組液氨耗量均為251 kg/h，3、4 號機組液氨耗量均為210 kg/h，考慮預留10%的裕量，1、2 號機組每套熱解制氨系統出力不低于276 kg/h；3、4號機組每套熱解制氨系統出力不低于231 kg/h。方案3 和方案4 水解制氨系統采用公用制，全廠共設3 臺水解反應器（2 用1 備），每臺水解器的容量按氨耗量較大的2 臺機組在BMCR工況下用氨量的110%考慮，即每臺水解器產氨量為552 kg/h；水解產生的混合氣通過水解反應器上部的汽水分離器分離后經成品氣管匯于環型母管，環型母管與4 臺機組提供含氨混合氣的管路連接；水解反應器本體集成氨氣緩沖空間，其反應速率能跟上機組負荷的變化，材質采用316 L不銹鋼，為撬裝結構；水解反應的熱源采用溫度約165 ℃、壓力約0.7 MPa的飽和蒸汽，汽源引自冷再，配備2 臺減溫減壓器（1 用1 備）；水解反應區設有疏水箱1 只，容積50 m3，采用不銹鋼材質，配備疏水泵2 臺（1用1 備），流量50 m3/h，揚程40 m，為不銹鋼離心泵；單臺水解器單次排污量約為0.2 m3（1 周1 次）。

方案4 設置1 套催化劑溶解與制備裝置為全廠水解制氨系統提供催化劑，包含催化劑溶解罐1只，容積3 m3，催化劑泵2 臺（1 用1 備），流量5 m3/h，揚程90 m，均為不銹鋼材質。 催化劑的補充在水解器定期排污后進行，其在水解反應器溶液中的質量占比為7% ～10%［3］。 目前尿素催化劑水解技術在150 ～600 MW 機組上均有成功應用案例［9］。

方案3 和方案4 每臺機組設置2 套氨氣計量分配模塊，對進入SCR反應器的氨氣流量進行調節，以滿足鍋爐30% ～110%BMCR之間任何負荷工況下脫硝系統運行的需求。 流量調節模塊包含自動關斷閥、調節閥組、質量流量計、溫度測點等。

方案1 和方案2 的熱解爐出口處為溫度不低于350 ℃的含NH3混合氣［17］，為防止尿素結晶，熱解爐出口至噴氨格柵前管道均進行嚴格保溫；由于改造后混合氣管路實際狀態氣體流量較改造前增加1 倍，對熱解爐出口至噴氨格柵的整個氣流管路進行改造，同時為了保證NH3與煙氣的混合效果，噴氨格柵也進行相應改造，設計成多分區、多噴嘴的布置；鑒于該電廠脫硝出口與總排口NOx濃度在線數據偏差較大，結合噴氨格柵改造，采用數值模擬方法對1 -4 號機組反應器內部導流板進行優化設計和改造，啟機后通過噴氨優化調整試驗降低脫硝出口NOx濃度分布相對標準偏差至10%以下［22］。 方案3 和方案4 中稀釋風加熱至180 ℃與含NH3混合氣混合稀釋進入氨空混合器及噴氨格柵，實際狀態稀釋風量較原設計約增加50%，需對稀釋風管道、氨/空氣混合器、氨氣分配集箱和噴氨格柵前相關連接管道進行改造和保溫，每臺機組更換2 套氨空混合器；熱稀釋風管道采用碳鋼材質，流速范圍為15 ～25 m/s；氨空混合器采用316 L不銹鋼材質，其出口至噴氨格柵前管道和氨氣分配集箱采用碳鋼材質，相關連接管道設計流速15 m/s；考慮到改造后氨噴射速度增加50%以上，對噴氨格柵進行改造，設計成多分區、多噴嘴的布置；流場優化改造方法同方案1 和方案2。

3.4 改造工程量比較

4 種改造方案的工程量主要涉及尿素溶液制備與儲存系統、稀釋風系統、稀釋風加熱系統、制氨系統、催化劑溶解供應系統、氨氣計量分配模塊、混合氣管路系統、噴氨混合系統、伴熱系統、現有氨區系統拆除以及電氣、熱控、土建部分。

方案1 和方案2 的相同之處：尿素溶液制備與儲存系統、稀釋風系統、制氨系統、混合氣管路系統、噴氨混合系統、伴熱系統、現有氨區系統拆除等部分改造內容；方案1 和方案2 的主要不同之處：在稀釋風加熱系統方面，前者新增電加熱器，后者新增氣氣換熱器；在電氣、熱控方面，前者新增2 臺額定容量為2000 k VA低壓干式變壓器、2 臺額定容量為2500 kVA的低壓干式變壓器及4面6 kV真空斷路器柜，后者無該新增內容；在土建方面，前者在1、2 號爐之間以及3、4 號爐之間各新增1 個脫硝低壓配電室，后者新增氣氣換熱器支撐和固定用鋼支架。 方案3 和方案4 絕大部分改造內容一致，主要不同點在于前者未設催化劑溶解供應系統，后者新增催化劑溶解供應系統。熱解和水解方案的最大不同之處：在稀釋風及稀釋風加熱系統方面，前者不需要稀釋風機，新增電加熱器或氣氣換熱器用于加熱熱一次風，后者新增稀釋風機，新增管式換熱器用于加熱自然風；在制氨系統方面，前者新增尿素熱解爐，后者新增水解反應器。 水解反應器為撬裝結構，安裝簡便，熱解爐采用單元制安裝在對應鍋爐鋼架上，施工難度較大。 當熱解采用氣氣換熱器時，由于換熱器體積較大，需要核算鍋爐尾部和脫硝區域的鋼架強度和空間大小，停爐施工的時間較長。 因此，結合結合技術分析，可以看出4 種改造方案的工程量排序為方案2 ＞方案1 ＞方案4 ＞方案3，總體上4 種改造方案的工程量相差不大。

3.5 適應能力比較

4 種改造方案的適應能力比較如表2 所示，方案1 和方案2 在響應負荷變化能力和環境適應性方面優于方案3 和方案4；方案3 和方案4 在適應低負荷能力方面優于方案1 和方案2；4 種改造方案均存在堵塞風險，但采用公用制的水解方案3 和方案4 設有備用水解反應器，運行可靠性略優于采用單元制的熱解方案1 和方案2［23］；方案4 相較于方案3，在響應負荷能力方面優勢明顯。

表2 4 種改造方案適應能力比較

3.6 經濟分析

4 種改造方案的投資估算、能耗和物耗及運行成本分析分別如表3 -表5 所示。 由表3 可知，方案2 總的靜態投資較方案1 高1515 萬元，主要是由于熱解解稀釋風在獲取相同熱量的條件下增設氣氣換熱器的設備投資遠高于增設電加熱器的投資；方案4 總的靜態投資較方案3 高94 萬元，主要是由于方案4 增設的水解反應器設備費用較普通水解反應器高，且催化劑溶解供應系統也增加一部分投資。 總體來看，方案2 投資最高，方案4 次之，方案1 和方案3 最低且兩者基本持平。

表3 4 種改造方案投資估算分析

由表4 可知，方案1 和方案2 在能耗和物耗差異方面主要體現在電加熱器多出的能耗；方案3 和方案4 在能耗和物耗差異方面主要體現在催化劑多出的物耗；尿素熱解方案能耗和物耗主要集中在還原劑和電能消耗上，尿素水解方案能耗和物耗主要集中在還原劑和低壓蒸汽消耗上。 總體上來看，方案1 的能耗和物耗水平最高，方案3和方案4 次之且兩者基本持平，方案2 最低。

表4 4 種改造方案能耗和物耗分析

由表5 可知，方案2、方案3 和方案4 運行成本相近，均明顯低于方案1，方案1 的運行成本約為其余3 種方案運行成本的1.4 倍；方案2 高出方案1 的總投資在4 年之內能夠通過較低的年運行成本進行抵償。

表5 4 種改造方案運行成本分析

4 結 論

（1）方案1 和方案2 中1、2 號機組每套熱解制氨系統出力不低于276 kg/h；3、4 號機組每套熱解制氨系統出力不低于231 kg/h；方案3 和方案4 中設3 臺水解反應器，單臺產氨量552 kg/h。

（2）4 種改造方案的工程量排序為方案2 ＞方案1 ＞方案4 ＞方案3，總體上4 種改造方案的工程量相差不大。

（3）方案1 和方案2 在響應負荷變化能力方面優于方案3 和方案4；方案3 和方案4 在適應低負荷能力和運行可靠性方面優于方案1 和方案2；方案4 相較于方案3，在響應負荷能力方面優勢明顯。

（4）方案2 投資最高，方案4 次之，方案1 和方案3 最低且兩者基本持平；方案2 投資高的主要原因是氣氣換熱器設備投資較高。

（5）熱解方案能耗和物耗主要集中在還原劑和電能消耗上，尿素水解方案能耗和物耗主要集中在還原劑和低壓蒸汽消耗上；方案1 的能耗和物耗水平最高，方案3 和方案4 次之且兩者基本持平，方案2 最低。

（6）除方案1 外其余3 種方案運行成本相近，方案1 的運行成本約為其余3 種方案的1.4倍；方案2 高出方案1 的總投資在4 年之內能夠通過較低的年運行成本進行抵償。

（7）火電廠在選擇液氨改尿素工藝路線時應根據機組規模、工程設計參數、不同尿素制氨工藝的技術特點、現場空間條件、改造工程量、總投資費用、能耗物耗水平及運行成本等進行綜合分析和決策。