脫硝尿素水解系統余熱利用優化設置

徐 巖

（大唐環境產業集團股份有限公司電力設計研究院北京100097）

脫硝尿素水解系統余熱利用優化設置

徐 巖

（大唐環境產業集團股份有限公司電力設計研究院北京100097）

煙氣脫硝系統目前采用水解制氨氣的機組越來越多，水解系統如何更好的高效穩定運行是工程師一致努力追求的目標。本文介紹了一種尿素水解系統余熱利用的優化設置方法，即能保證尿素的制備，又能有效利用水解器的熱源，實現節能減排。

水解裝置；蒸氣疏水；余熱利用

水解系統利用過熱蒸氣的汽化潛熱加熱尿素溶液，使尿素溶液分解成氨氣，產生的氨氣輸送到爐后進行NOx脫除。水解器出口熱水參數一般為壓力為0.6 MPa～0.9MPa，溫度為165℃～180℃。該部分熱水為潔凈介質，并攜帶大量熱量，可以進行再利用。

1 現有脫硝系統常用設置

水解設備是利用蒸氣將尿素溶液分解成氨氣，目前工程普遍采用方法為將水解設備的蒸氣疏水直接排入尿素區的疏水箱，疏水箱通過疏水泵打入尿素溶解罐進行溶解尿素用，另一部分剩余疏水排入廢水坑進行外排處理。而尿素區的尿素溶解罐和尿素溶液儲罐都利用需要利用熱源加熱，目前均采用主廠的輔助蒸氣，同時有疏水外排。該系統只利用了水解系統的部分疏水工質，而沒有進行能量的梯級利用，同時耗費了主廠的高品質熱源制備和存儲尿素溶液。

2 本系統的優化設置

尿素溶液儲罐中裝有制備好的尿素溶液，該溶液需保持30℃以上的溫度已避免尿素結晶析出。本系統將水解器出口的高溫疏水引接到尿素儲罐的加熱盤管入口，利用水解器疏水的溫度加熱尿素溶液儲罐，儲罐盤管出口的熱水回到疏水箱進行再次利用。同時由于水解器疏水量較大，加熱儲罐的需熱量較小，因此需有剩余的水返回疏水箱。當加熱儲罐加熱溫度達標后可以切斷該部分加熱用水，直接返回疏水箱。系統如圖1。

圖1 尿素溶液儲存系統原理

3 該裝置的運行原理

水解系統利用的加熱蒸氣一般為壓力1.0MPa，溫度200℃左右，利用蒸氣的氣化潛熱將尿素溶液加熱分解產生氨氣，生成的氨氣用于煙氣脫硝。水解器出口熱水參數一般為壓力為0.6MPa～0.9MPa，溫度為165℃～180℃。該部分疏水為潔凈介質，并攜帶大量熱量，可以進行再利用。尿素溶液儲罐本身存儲的是溶解罐制備完成的尿素溶液，制備完成的溶液溫度一般為30℃以上，尿素儲罐利用熱源將該溫度維持穩定，保證尿素溶液不結晶。該熱量需求小，僅用于平衡設備散熱即可，因此采用水解系統疏水加熱溶解罐中的尿素溶液完全滿足運行要求，且有部分富裕。

4 該系統的設置要點

水解器出口的疏水進入儲罐前應設置手動閥和自動閥，自動閥在不需要加熱溶液時關閉，實現自動控制，手動閥用于自動閥檢修時切斷管路介質。儲罐出來的低溫水不再設置閥門以保證熱水的連續流動。水解器出口的疏水進入疏水箱的管路應設置手動閥，當系統低負荷時水解器產生疏水量較小，為保證溶解罐熱水的供應，可以切斷該管路的閥門。該路也可以設置氣動閥，實現自動開關，提高自動化程度。水解器疏水進疏水箱和尿素溶液儲罐加熱回水返回疏水箱的兩條管路可以匯集成一路，節約鋼材用量。

5 該系統的優點

該系統可以有效利用水解器加熱蒸氣的疏水，利用150℃以上的熱水對尿素溶液儲罐的溶液進行加熱保溫，實現對高品質熱源實現能量的階梯利用，提高熱源利用效率。同時不再利用原輔助蒸氣熱源加熱尿素溶解罐，減少了能源損耗，也降低了疏水排放量，實現節能減排。

該系統穩定可靠，不增加額外設備，操作簡單，降低了系統的物耗和能耗。對系統優化運行起到有利作用。

6 該系統對脫硝系統的影響

由于該系統需要利用水解器的疏水，而水解器的疏水壓力在低負荷時可能較低，如果尿素制備區與水解區不在一個區域而且相距較遠時，管路的沿程阻力較大，將無法保證進入溶液儲罐的疏水壓力，溶解罐出口的熱水可能因壓力不足無法進入疏水箱，此時若將該部分水排入廢水坑將造成工質的浪費。因此需在脫硝系統布置中考慮疏水壓力和區域間的距離要求是否合適。

7 結語

綜上所述，該系統優點明顯，使用方便，運行穩定，安全可靠，是脫硝尿素水解系統余熱利用優化設置的可靠選擇。該系統優化設置已在大唐延安電廠實現應用。

[1]孫克勤,韓祥.燃煤電廠煙氣脫硝設備及運行.機械工業出版社, 2011.

[2]蔣文舉,主編.趙君科,尹華強,湯爭光副主編.煙氣脫硫脫硝技術手冊:第二版，化學工業出版社,2012.

徐巖（1982—），女族，漢，碩士研究生，工程師，從事工作：火力發電廠煙氣脫硝系統工藝設計。