尿素水解SCR脫硝技術在電廠中的應用

王穎

摘 要：隨著我國社會的發展進步以及經濟水平的不斷提高，我國對于電力能源資源的使用消耗與需求也在不斷增加。在這一背景下，我國電廠的數量和規模都呈現出迅速增加和擴大的趨勢。在電廠的進行電力能源的生產以及相關工作中，勢必會產生大量的煙塵廢氣，造成巨大的環境污染，因此，進行SCR脫硝工作，成為一個關鍵問題。基于此，文章對尿素催化水解SCR脫硝技術在電廠中的應用進行分析研究，希望能夠幫助提高電廠SCR脫硝工作的水平。

關鍵詞：尿素催化水解;SCR脫硝;火電廠;應用分析

近些年來，我國對于電力資源能源的需求不斷增加，我國火電廠的數量和規模也在迅速的增加和擴大，由此造成了嚴重的環境與空氣污染問題。隨著我國國家環保標準要求的不斷提高，對電廠煙氣進行脫硝工作，去除燃燒煙氣中的氮氧化物，減少環境污染，成為一個關鍵而重要的問題。當前對于煙氣脫硝，世界主流應用的工藝有SCR脫硝和SNCR脫硝。而在SCR脫硝中，則主要有兩種制氨技術，一種采用液氨法進行SCR脫硝，另一種采用尿素法進行SCR脫硝。液氨作為脫硝還原劑，有著較大的安全隱患問題，因此尿素脫硝法被廣泛地應用。文章對尿素水解SCR脫硝技術在電廠中的應用進行探析，有著現實的意義。

一、尿素水解技術概述

對尿素水解SCR脫硝技術在電廠中的應用進行研究分析，首先應對尿素水解技術有著一定的認知和了解。文章本部分將從多個方面對尿素催化水解技術進行探討和概述。

（一）尿素催化水解技術原理

目前，我國尿素制氨技術主要包括尿素熱解制氨技術、尿素水解技術。尿素熱解制氨技術是利用高溫空氣加熱從而分解制氨的一種技術，其反應速度快，在我國有著較為廣泛地應用，但是其需要大功率點加熱器，在長期的工作下，工作成本較高，能耗較高。而尿素水解技術是在一定溫度壓力條件下，通過水解反應產生氨氣的一種技術。在尿素水解技術中，又分為普通尿素水解技術與尿素催化水解技術兩種，相對于普通尿素水解技術，尿素催化水解技術雖然需要使用催化劑，提高了成本，但是大大提升了水解反應速率，因此更有實際的應用價值。尿素催化水解技術，是在溫度135～160℃，0.5～0.95MPa壓力條件下，質量分數在50%尿素溶液在催化劑的作用下，產生催化水解反應，生產氨氣混合氣的一種技術，其相比傳統水解法，反應效率提高了十倍以上，響應時間可以達到一分鐘以內。在尿素催化水解系統中，其采用的催化劑由一定配置比例的磷酸鹽組成，在整體系統工作啟動時進行添加，可以循環使用。

（二）尿素催化水解工藝流程

尿素催化水解系統主要包括尿素溶液供給系統、氨氣供給系統、蒸汽加熱與吹掃系統、伴熱系統、廢液廢氣排放系統等。在實際的工作中，50%濃度的尿素溶液與催化劑分別通過輸送泵進入到反應器內，在反應條件下進行水解生產二氧化碳與氨氣。尿素水解混合氣體中，氨氣體積濃度的占比約為38%，而在一系列處理后，在進行脫硝前，氨氣濃度會被稀釋至5%以下。

（三）尿素催化水解技術優勢

一般而言，尿素催化水解技術在SCR脫硝中，有著以下的技術優勢：第一是其工作系統的運行成本低。不同于尿素熱解技術，尿素催化水解技術能夠借助催化劑的優勢在較低的溫度下進行反應，能夠利用電廠低品質的蒸汽作為加熱熱源進行水解，使得電廠運行成本大幅度降低。第二是反應速度快。相比于傳統的尿素水解，尿素催化水解由于催化劑的使用，能夠將尿素水解的反應速度提高至十倍以上，能夠顯著提高SCR脫硝的效率。第三是設備布置便捷。與尿素熱解技術相比，尿素催化水解技術所需要的設備體型體積較小，且整體上更加輕便，能夠更加靈活便捷地進行設備的布置工作。最后是設備運行靈活性高。尿素催化水解系統有著兩種運行方式：單元制運行與母管制運行，不同運行方式有著不同特點，母管制運行能夠降低運行成本與投資成本而單元制運行則有著簡單便捷的系統。

二、尿素水解SCR脫硝技術在電廠中應用

上文對尿素催化水解技術進行了概述，對其技術原理、流程工藝以及技術優勢進行了探析，在對其進行研究后，需要根據研究的認知進行應用。文章本部分將對尿素水解SCR脫硝技術在電廠中的應用進行闡述。

（一）技術應用控制策略

尿素水解系統主要采取DCS進行控制，應用控制策略則主要由模擬量控制、順序控制以及連鎖保護控制共同組成。不同控制策略的主要任務不同。模擬量控制保證系統溫度、液位與壓力條件在設定的范圍內。而順序控制則是對不同設備部分進行連續控制：水解反應器主要采用單回路控制系統對整體的技術應用進行控制，通過調節尿素溶液進料量來調節和控制水解反應器內液位。而水解反應器的溫度和壓力條件則通過控制反應器內部進入蒸汽的流量進行調節控制。在設備啟動的狀態下，尿素催化水解系統主要控制反應器內部的溫度條件，而在正常噴氨的狀態下，系統則主要控制反應器內部壓力條件，其溫度與壓力控制在條件滿足的情況下可進行自動切換。氨氣混合控制對氨氣的需求量進行控制，保證SCR脫硝系統設定的氮氧化物標準在出口處達標。連鎖保護系統的作用主要是在液位、溫度、壓力等條件超出正常值時采取措施保證設備與人員的安全。

（二）尿素催化水解SCR脫硝技術在電廠中應用及前景

目前，我國大唐長春第二熱電廠6#機組已經應用了尿素催化水解SCR脫硝技術系統，采用單元制運行方式，同時設計了催化劑箱與廢水箱，用于實時添加催化劑和實時排污工作。該系統在2015年初次試運行，在試運行期間各項工作指標與性能指標均達到了設計要求與標準。除此之外，在整體試運行期間，尿素催化水解系統運行穩定，水解率大于99%，其能耗成本是尿素熱解系統的14%。從大唐長春第二熱電廠的應用進行分析，能夠得到尿素催化水解SCR脫硝技術可以滿足脫硝對于氮氣的需求，可以廣泛地適用于火電廠、熱電廠中的結論，其能耗水平較低，有著良好的反應速率，因此有著廣泛地市場應用前景。在未來，電廠應用尿素催化水解SCR脫硝技術將會成為主流的趨勢與主要的技術選擇。

三、結束語

綜上所述，尿素催化水解技術作為一種新型的尿素制氨技術，其有著運行成本低、反應速度快、脫硝氣體品質更穩定等諸多優點優勢，在電廠煙氣脫硝中有著巨大的應用前景與市場。文章從尿素催化水解技術的原理、流程、優勢、應用控制與實際應用與前景等多個方面進行了分析闡述，希望能夠幫助提高SCR脫硝技術的應用效果與水平。

參考文獻：

[1]燃煤電廠煙氣SCR脫硝低能耗尿素催化水解技術開發與應用研究[J].中國科技成果，2017，（17）：68-69.

[2]李俊.尿素水解制氨工藝在脫硝系統中的應用[J].設備管理與維修，2018，（18）：131-132.

[3]屈曉凡，趙偉俊，李紫龍等.尿素水解工藝及其在燃煤電廠的應用[J].山東工業技術，2015，（15）：146.