平圩第二發(fā)電有限責任公司(以下簡稱平圩二電)現裝機容量1280MW，為2×640MW超臨界國產燃煤發(fā)電機組。其配套鍋爐系哈爾濱鍋爐廠設計制造的超臨界壓力煤粉爐。為滿足《火電廠大氣污染物排放標準》中要求的100mg/m3的氮氧化物排放標準，平圩二電進行了脫硝改造，脫硝工藝采用選擇性催化還原法即SCR法。

平圩電廠2臺機組的SCR系統(tǒng)入口NOx濃度為400mg/Nm3，要求保證在鍋爐最大工況(BMCR)、燃用設計煤種、處理100%煙氣量的條件下，脫硝效率不小于80%。

1SCR法煙氣脫硝工藝中還原劑的選擇方案

SCR法煙氣脫硝工藝中常用的還原劑主要有液氨、氨水和尿素。由于考慮到場地、安全、交通運輸等多個方面，平圩二電選擇了尿素做為本次煙氣脫硝改造的還原劑。以下為三種還原劑的比較，見表1。


2尿素熱解法的系統(tǒng)原理簡介

尿素是白色或淺黃色的結晶體，易溶于水，在高溫下(350~650℃)可完全分解為NH3。尿素的密度為1355kg/m3，尿素顆粒容重是780kg/m3，堆積角度為31°(靜)。

整個尿素熱解法系統(tǒng)包括尿素儲倉(如條件不允許可取消)、斗式電動提升機、尿素溶解罐(配有加熱和攪拌功能)、尿素溶液泵、尿素溶液儲罐、尿素溶液循環(huán)泵、計量分配器、背壓閥組、熱分解爐等。

尿素粉末通過汽車運輸，氣力輸送至儲存?zhèn)}，由儲存?zhèn)}下料經過給料機輸送到尿素溶解罐內，用除鹽水將尿素溶解成質量濃度為40～60%的尿素溶液。溶解罐內裝有蒸汽加熱盤管以確保溶解罐內尿素不結晶，達到一定濃度的尿素溶液通過輸送泵輸送至尿素溶液儲罐。

儲罐中的尿素溶液通過尿素溶液循環(huán)泵、計量分配器、霧化噴嘴等后噴射進入熱解爐內進行分解。在熱解爐中，采用經過電加熱器加熱到約350～650℃的鍋爐熱一次風，將尿素溶液熱解生成氨氣、水和二氧化碳，之后與稀釋空氣均勻混合后注入SCR系統(tǒng)。見圖1的系統(tǒng)原理圖。

3尿素熱解法的主要設備簡介

3.1尿素儲倉

尿素儲倉為錐形底立式，有效容積滿足全廠機組的一天用量要求，本體為碳鋼制造，內襯有304SS不銹鋼，下部的錐體傾角不小于60°，筒倉配備風機、除濕裝置、電加熱等熱風流化裝置和倉壁振打裝置。儲倉的頂部配有布袋除塵器，底部配有氣化板，氣源采用廠區(qū)經除油、除濕、除塵的雜用空氣進行流化。平常采用尿素槽罐車運輸尿素的方式，氣力輸送至筒倉內，袋狀尿素作為備用放置于尿素車間內，通過自動破袋機拆包后，經垂直斗式電動提升機卸入尿素儲倉。

3.2尿素溶解罐


設置一座62m3尿素溶解罐，尿素溶解罐為立式平底儲罐，螺旋給料機將尿素輸送至溶解罐內，尿素溶解罐有效容積能滿足全廠機組使用一天的用量。尿素溶解罐設有尿素顆粒入口、除鹽水入口、加熱蒸汽入口、回流入口、溶液出口、溢流口、排污口、攪拌器和人孔門，同時還設有液位計等儀表接口、罐內蒸汽盤管加熱器、罐頂排風機、梯子等。容器材料采用304不銹鋼。

3.3尿素溶液給料泵

尿素溶液給料泵為離心泵，本體采用不銹鋼，機械密封采用碳化硅。尿素溶液給料泵可利用循環(huán)管道將尿素溶液進行循環(huán)，使尿素溶液更好溶解混合，配置成40~60%的尿素溶液。

3.4尿素溶液儲罐

系統(tǒng)設兩座160m3尿素溶液儲罐，儲罐為立式平底儲罐，兩個罐體要求能滿足全廠機組5～7d的用量，儲罐采用S304SS不銹鋼制造。罐體包括保溫、液位計、溫度壓力表、排氣孔、蒸汽盤管加熱系統(tǒng)、液位和溫度測定控制系統(tǒng)、電氣控制柜、頂部和側部人孔、吊環(huán)、法蘭連接管道、出入口管道和排水管道以及手動隔離閥等。儲罐露天布置，罐體加熱系統(tǒng)將使罐內溫度不低于35℃(保證溶液溫度高于結晶溫度10℃以上)。

3.5尿素溶液循環(huán)泵和背壓閥

尿素溶液循環(huán)泵為全流量的多級離心泵，回流采用背壓控制閥調節(jié)由于機組負荷變化導致的所需尿素溶液的壓力變化。疏水伴熱應能補償尿素溶液在管道輸送中熱量的損失。裝置主要部件為不銹鋼。

3.6計量分配器

計量分配器能精確的計量和分配輸送到熱分解爐的每一個噴射裝置的尿素溶液的量以及霧化用的壓縮空氣的壓力和流量。尿素溶液和壓縮空氣通過計量分配器來進行分配調節(jié)，從而得到適當的氣/液比以此得到最佳的反應劑。

3.7帶噴射器組的熱分解爐

熱分解爐利用鍋爐空預器提供的熱風，然后通過電加熱加熱到約600℃，從而分解噴射到爐內的霧化尿素。熱分解爐是一個反應裝置，提供了比較充足的時間來保證尿素在高溫下的轉化。熱分解爐由噴射裝置、電加熱裝置和溫度、壓力等儀表組成。熱分解爐設置有冷風吹掃管路系統(tǒng)，通常從二次風冷端取氣接到熱解爐，作為緊急情況下熱解爐吹掃降溫用。

4尿素熱解法系統(tǒng)運行情況與處理方案

平圩二電在試運行的時候，發(fā)現在熱分解爐的底部有白色的結晶狀產物，因此致使得熱分解爐不能正常的運行。另外尿素溶解罐溶液出口管處有白色絲帶堵住管口。通過各單位各方面的檢查分析后，基本得出幾點原因：

(1)在整個試運行期間，一次風的流量一直處于偏低工況，沒有能滿足設計值的要求。

(2)在第一次試運行投入噴槍時，沒有對噴槍進行增減及切換，導致單支噴槍的流量偏大，超過設計值。

(3)熱解爐內部運行的流場偏離正常的設計值，導致熱解爐內溫度分布不均勻。

(4)溶解罐處絲帶為袋裝尿素外包裝袋，為自動拆包機無法完全拆分包裝袋，導致部分絲帶進入尿素溶解罐。

結合分析的原因得出相應的處理方案：

(1)重新安裝熱解爐噴槍，長度增加150mm，降低尿素貼爐壁附著的可能。

(2)清除全部堵塞物，盡量確保熱解爐內空氣動力場分布均勻，在啟動熱解爐時延長加熱時間2h以保證結晶物充分分解。

(3)在運行中密切關注對系統(tǒng)運行參數的控制，確認關鍵參數是否正常，基本參數為：熱解爐溫度、一次風量、噴槍霧化空氣壓力。另外確保聲光報警投運正常，確認連鎖保護正確投入。

(4)適當調整噴槍流量閥，降低霧化顆粒度，保證尿素溶液的霧化分解效果。

(5)針對自動拆包機，要求增加人工監(jiān)控操作。

5結論和建議

尿素熱解法在煙氣脫硝系統(tǒng)中運行穩(wěn)定、安全，投運效率高，平圩二電采用尿素熱解法脫硝，工程實際運行指標為出口NOx含量72mg/m3、脫硝效率82%、氨逃逸率0.8~1ppm，滿足技術協(xié)議中要求的出口NOx含量80mg/m3、脫硝效率80%、氨逃逸率小于3ppm的性能指標。但對于尿素熱解法調節(jié)和控制的不方便以及投資和運行費用較高的問題，還需進行研究以便提出優(yōu)化改進方案。