烟气脱硝尿素制氨新技术.doc

烟气脱硝尿素制氨新技术
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烟气脱硝尿素制氨新技术
一、技术背景
燃煤锅炉烟气中含有大量的NOX,是造成酸雨的主要成分,因此必须对烟气进行脱硝处理,一般采用SCR选择性催化还原法即在催化条件下,用氨还原NOx成为无害的N2,该脱硝工艺运行过程中需要大量的氨气,其来源一般电厂购买液氨或者尿素。
由于各电厂对液氨危险性的重视,液氨属于易燃易爆危险品,20吨以上储存即为重大危险源,对其必须有严格的安全保障和防火措施,其运输、储存涉及到国家和当地的法规及劳动卫生标准,凡用液氨作脱硝还原剂的电厂其占地面积较大,一般适用于新电厂。
尿素易于运输和保存,无毒性无危险性隐患,因此尿素制氨作为安全可靠的氨源得到越来越广泛的应用。但是该制氨工艺中大约占尿素质量50%的 C、O元素是以无用的CO2形式而排放,这样不但造成了运行成本的升高,而且产生的CO2对环境也产生了很大影响。
二、现有尿素制氨技术
现有尿素制氨工艺又细分为热解法和水解法。水解法是将尿素以水溶液的形式加以分解。热解法是直接快速加热雾化后的尿素溶液进行分解。
水解法:将储料仓中的干尿素(NH2CONH2)送入混合罐中,通过混合罐中搅拌器的搅拌,使尿素完全溶解后用循环泵将尿素溶液抽至存储罐。从储罐里出来的尿素溶液过滤后,尿素溶液通过蒸汽预热器加热到反应温度,尿素溶液与水反应生成氨和二氧化碳。化学反应式如下:NH2CONH2 + H2O →2NH3 + CO2
热解法:将气体燃料(或柴油)与热烟气或预热的助燃空气一起送入热解室(又称混合燃烧室),再将配好的高浓度(40%~50%)尿素溶液喷进热解室进行反应生成氨气。
水解法与热解法的化学反应原理是一样的,如下式所示:
(NH2)2CO + H2O→CO2↑+ 2NH3↑
在上述反应中,大约50%质量的尿素是以无用的二氧化碳CO2形式而排放,因此,在现有的尿素制氨技术中,只利用了占尿素质量50%的氨部分,而碳氧成分是以无用的二氧化碳CO2形式而放出的。
而且,现有尿素制氨工艺的反应温度高达600℃,需要消耗大量燃料油或电能,北京某电厂4台锅炉由于使用柴油作为热源分解尿素,每台炉设计工况下柴油耗量约为90kg/h,按4台炉的年平均利用小时数6435h计算,4台炉每年的耗油量为2377t,按每吨柴油7000元计算,每年仅柴油一项,成本达到1622万元,现有尿素热解技术,不利于节能减排。
三、尿素制氨新技术
针对现有脱硝过程中液氨和尿素制氨的缺点,我们开发出了尿素制氨新技术。我们利用尿素的缩合反应,在尿素发生反应时既产生氨,又得到高附加值产品,使整个尿素分子得到充分利用。其反应原理如下:
(NH2)2CO + 催化剂→产品+ NH3↑
这是一种脱硝用氨的经济、安全生产方法。
在尿素制氨新技术中,尿素全部转化成了产品并得到了增值;而传统尿素制氨中有50%的尿素转化成了无用的CO2。
再者,传统尿素制氨技术需要600℃的高温,用燃油加热或电加热,消耗大量能源并释放大量CO2;而新技