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350MW機組脫硝還原劑選用液氨和尿素的安全經(jīng)濟探討

文檔作者：蔣鎮(zhèn)海文檔來源：太倉港協(xié)鑫發(fā)電有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年06月08日
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350MW 機組脫硝還原劑選用
液氨和尿素的安全經(jīng)濟探討
蔣鎮(zhèn)海
( 太倉港協(xié)鑫發(fā)電有限公司，江蘇太倉，215433)
摘要根據(jù)徐州中能自備電廠350MW 超臨界機組脫硝還
原劑的選擇，闡述了兩種還原劑的工藝系統(tǒng)，分析比較兩種
還原劑的安全經(jīng)濟性，說明液氨和尿素在脫硝SCR 中的安全
經(jīng)濟性各有優(yōu)劣。
關鍵詞脫硝還原劑液氨尿素
0 引言
2012 年實施的《火電廠大氣污染物排放標準》
要求新建燃煤機組排口NO2
必須小于100mg /Nm3，
這就要求新建燃煤機組必須安裝高效脫硝系統(tǒng)，而
脫硝系統(tǒng)的安全經(jīng)濟性就影響到機組的安全經(jīng)濟
性。為保證脫硝系統(tǒng)的安全經(jīng)濟運行和達標排放，
提高脫硝系統(tǒng)的安全性，降低脫硝運行成本，脫硝還
原劑的選擇就顯得尤為關鍵。
1 脫硝系統(tǒng)概況
徐州中能自備電廠新建一臺350MW 超臨界抽
凝燃煤發(fā)電機組，鍋爐安裝低NOx 燃燒裝置，同時，
按照國家環(huán)保政策，同步安裝選擇性催化還原煙氣
脫硝裝置( 即SCR) ，選用蜂窩式催化劑，催化劑層數(shù)
為2 + 1，以保證氮氧化物達標排放。脫硝裝置入口
設計NOx 為300mg /Nm3，設計脫硝效率為80%，氨
逃逸率小于3ppm。
1． 1 液氨的基本特性
a． 氨為無色氣體，有刺激性惡臭味。
b． 氨氣與空氣會形成爆炸性混合物，在濃度
為16% ～ 25%時，遇明火會產(chǎn)生爆炸。
c． 氨是有毒物質(zhì)，為GB12268 規(guī)定的危險品，
會導致人急、慢性中毒，嚴重時可致人死亡。儲存量
超10t，則屬于重大危險源，被納入國家安全監(jiān)察機
構重點監(jiān)控范圍。
d． 液氨的運輸與儲存有嚴格的標準規(guī)定，這
使得液氨的運輸費用很高。液氨儲罐與周圍的道
路、廠房、建筑等的防火間距不允許少于15 m。
1． 2 尿素的基本特性
尿素是白色或淺黃色的結(jié)晶體，易溶于水，在高
溫( 350 ～ 650 ℃) 下可完全分解為NH3。因尿素
在運輸、儲存中無需安全及危險性的考慮。
1． 3 工藝比較
1． 3． 1 液氨法
液氨由槽車運送到液氨貯槽，液氨貯槽輸出的
液氨在氨氣蒸發(fā)器內(nèi)經(jīng)40℃ 左右的溫水蒸發(fā)為氨
氣，并將氨氣加熱至常溫后，送到氨氣緩沖槽備用。
緩沖槽的氨氣經(jīng)調(diào)壓閥減壓后，送入氨氣/空氣混合
器中，與來自稀釋風機的空氣充分混合后，通過噴氨
格柵( AIG) 之噴嘴噴人煙氣中，與煙氣混合后進入
SCR 催化反應器。主要反應式如下:
NO + NO2 + 2NH3→2N2 + 3H2O
4NO + 4NH3 + O2→4N2 + 6H2O
液氨的儲存與供應系統(tǒng)圖見圖1。
圖1 液氨的存儲與供應系統(tǒng)圖
1． 3． 2 尿素法
干尿素直接從貯倉送入混合罐，尿素在混合罐
中加水攪拌，確保尿素的完全溶解，然后用循環(huán)泵將
溶液抽出來，這個過程不斷重復，以維持尿素溶液存
儲罐的液位。把尿素溶液送入熱交換器吸收熱量，
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熱電技術2017 年第3 期( 總第135 期)
在水解槽中，尿素溶液首先通過蒸汽預熱器加熱到
反應溫度，然后尿素溶液與水反應成氨和二氧化碳。
反應式如下:
NH2CONH2 + H2O = 2NH3 + CO2
尿素的儲存與供應系統(tǒng)圖見圖2。
圖2 尿素的存儲與供應系統(tǒng)圖
2 還原劑的安全經(jīng)濟性比較
2． 1 安全性
因液氨儲存量超過10t，則屬于重大危險源，且
運輸與儲存有嚴格的標準規(guī)定，所以安全性低，而尿
素在運輸、儲存中無需安全及危險性的考慮，所以安
全性很高。
中能自備電廠在工程初期優(yōu)先選擇液氨作為還
原劑，考慮到安全性后，后改選尿素作為還原劑。
2． 2 經(jīng)濟性
無論是選用液氨還是尿素作為還原劑，在運行維護
費用中，檢修費用相當，蒸汽、水等消耗也相近，還原劑
的采購成本和運行電費則為主要費用，因此控制還原劑
費用和消耗的電費是控制脫硝生產(chǎn)成本的關鍵。
2． 2． 1 還原劑采購費用
中能自備電廠如選用液氨作為還原劑，液氨的
耗量為115kg /h，而尿素作為還原劑時的耗量為200
kg /h，按8000h 計算，年耗氨量為920t，年耗尿素量
為1600t，根據(jù)當前市場價格按液氨到廠價3200 元/
噸、尿素到廠價1900 元/噸計算，年原材料費用分別
為液氨294． 4 萬元、尿素304 萬元。
2． 2． 2 電耗
選用液氨作為還原劑時，脫硝系統(tǒng)電負荷不大
于50kw，而選用尿素時，脫硝系統(tǒng)電負荷不大于
480kw，相差430kw，按年運行8000h，廠用電0． 35
元/kwh 計算，選擇尿素時年電費增加120． 4 萬元。
2． 2． 3 簡單性價比
對比數(shù)據(jù)見表1
表1 液氨與尿素數(shù)據(jù)分析對比表
項目液氨尿素
還原劑費用低高
運輸費用低較高
安全性有毒無害
存儲條件高壓常壓，干態(tài)
存儲方式液態(tài)( 箱罐)
微粒狀
( 料倉或袋裝)
制備方式蒸發(fā)熱解
初投資費用低高
運行費用
低，需要熱量蒸發(fā)
液氨( 294． 4 萬元/
年)
高，需要高熱量水
解尿素和蒸發(fā)氨
( 424． 4 萬元/年)
設備安全要求
應符合《危險化學
品安全管理條例》
等相關規(guī)定
無
3 結(jié)論
目前選用液氨或尿素的脫硝系統(tǒng)均有大量投產(chǎn)
業(yè)績，均能安全穩(wěn)定可靠運行，且大氣污染物排放指
標均能達到環(huán)保要求。
兩種還原劑在安全性和經(jīng)濟性上各有優(yōu)勢，采
用尿素作為還原劑是比較安全的，但初期投資造價
高，運行費用也高; 采用液氨作為還原劑，相對初期
投資造價低，運行費用低，但液氨作為重大危險源，
在運輸和儲備時存在一定的安全隱患，在運輸成本
上以及在生產(chǎn)安全管理上對電廠的運行水平要求較
高，存在一定的危險性。因此從經(jīng)濟或運行維護成
本考慮，還原劑可以選擇液氨，但從安全角度考慮，
則應選擇尿素，中能自備電廠綜合考慮各種因素最
終選擇尿素是較好的選擇。
參考文獻
［1］陸生寬脫硝還原劑選用純氨和尿素的技術經(jīng)濟探
討［J］應用能源技術2012 ，1
( 169) : 9 － 12
作者簡介:
蔣鎮(zhèn)海，男，江蘇太倉，工程師，從事鍋爐脫硫、脫硝、灰
渣設備運行管理工作
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熱電技術2017 年第3 期( 總第135 期)

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