尿素热解脱硝技术在应用问题与前景

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目前大型火力发电机组都采用烟气脱硝技术,其中尿素热解脱硝技术便是这里最典型的一种,下面是小编搜集的一篇相关论文范文,欢迎阅读查看。

煤在我国能源消耗中占据着巨大的比例,煤燃烧后所产生的废气若不经过处理达标而直接排放,会因NOx含量过而多对环境造成严重的污染,再加上人们对环保问题变得格外关注,国家对生产的排放指标要求越来越高,火力发电机组的烟气脱硝成为了当前的必然趋势。

1、尿素热解脱硝技术的应用

为了有效去除烟气中的NOx,降低对环境的污染,目前大型火力发电机组都采用烟气脱硝技术,其中尿素热解脱硝技术便是这里最典型的一种。其工艺流程为:先将尿素放入溶解罐内,用除盐水混合溶解,并制成50%浓度的尿素溶液,然后通过计量分配装置和压缩空气雾化系统喷入热解炉内,其中热解炉内的稀释风来自空预器出口热一次风管,稀释风经过电加热器加热后送入热解炉内,热解炉内的尿素溶液在高温下进行分解产生NH3和CO2,最后经过喷氨格栅进入锅炉尾部烟道与烟气中的NOx进行充分的混合,在催化剂的作用下反应生成N2和H2O并排入大气。

2、尿素热解脱硝技术在应用中出现的问题

(1)温度控制问题

为保证尿素溶液在热解炉内能完全分解成NH3和CO2,需要将进入热解炉内的稀释风加热到650℃左右,并控制热解炉出口温度在320~420℃的范围,以保障SCR系统中催化剂的使用寿命。热解炉出口温度过低,会导致尿素溶液不能完全分解而凝结成块,长时间后会使热解炉出口通流量减少,影响脱硝系统的正常运行;热解炉出口温度过高,则会损坏SCR系统中的催化剂,使催化剂的使用周期缩短。

(2)尿素溶液的雾化问题

尿素溶液通过计量分配装置,在压缩空气的作用下经过尿素喷枪雾化后进入热解炉,因此尿素溶液的雾化效果好坏,会直接影响到脱硝系统的运行和热解炉的安全,雾化效果不好会使热解炉内出现固化,而且一旦固化则很难再溶解,造成热解炉通流面积减少,减低脱硝系统的效率。为解决这个问题,则需要保障参与雾化的压缩空气质量和压力的稳定,用仪用气替代杂用气,定期对尿素喷枪进行冲洗。

(3)喷氨格栅的堵塞问题

由于稀释风取自空预器出口热一次风,不可避免的会使其带有一定的粉尘,喷氨格栅在经过长时间的运行后会出现堵塞现象,为此,则需要在喷氨格栅处加装吹扫装置以保证喷氨管路的畅通,在机组启动初期,风烟系统启动后喷氨格栅也应尽快保持通风状态,防止飞灰堵塞。

(4)尿素溶液输送管路内结晶问题

尿素在溶解罐内加热溶解后变成50%浓度的尿素溶液,温度在50℃左右。在某些原因需要将脱硝系统退出时,尿素溶液输送管路温度下降,会造成附着在管壁内的尿素溶液结晶成块,长时间不维护则会使管路堵塞。为此,从设计上需要增加管路的蒸汽伴热系统,使管道保持温度稳定,待管道内的尿素溶液吹扫完成后,若需要退出蒸汽伴热系统,则可以选择退出。

(5)低负荷阶段适用性差

尿素脱硝系统的运行受到机组负荷的限制,在负荷300MW以下,脱硝入口烟温低于320℃时,由于催化剂效率低,NH3的逃逸率升高,并会产生硫酸氢氨而造成空预器积灰堵塞。因此,为保证脱硝效率和空预器的安全,脱硝系统在低负荷阶段会退出运行,对环境也会造成一定的影响。为了有效解决这个问题,保证脱硝系统的全负荷投入,投资较少的主要有两种技改方案:一是在省煤器入口开烟气旁路至脱硝入口;二是在省煤器入口的水侧增加旁路来控制脱硝入口烟温。两种方案各有优缺点,需根据具体情况确定。

3、尿素热解脱硝技术的应用前景

从某厂采用的尿素热解脱硝技术的应用情况来看,虽然会出现上述问题,但其环保效果非常可观。用于脱硝的尿素原料便于生产、运输和存储,不会对周围环境构成威胁,在整个制氨的过程中,也比较容易操作,在锅炉最大工况下,脱硝效率可达85%以上,能够很好的满足国家环保和电厂安全生产的要求,在整个脱硝市场具有较大的优势。因此,从其应用前景来看是比较乐观的。

参考文献:

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[5]杜成章,刘诚.尿素热解和水解技术在锅炉烟气脱硝工程中的应用[J].华北电力技术,2010(6)

[6]张海涛.SCR脱硝装置全负荷运行改造技术研究[J].2015级在读硕士,助理工程师,研究方向:发电运行与企业管理。

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