尿素?zé)峤鉅t技術(shù)特點
優(yōu)勢:熱解反應(yīng)時間僅需 10 秒,響應(yīng)速度快;無需壓力容器,安全性高;熱源選擇靈活。
挑戰(zhàn):運行成本高,如 1000MW 機組電加熱功率達(dá) 1200kW;低溫下中間產(chǎn)物易結(jié)晶,導(dǎo)致管道或熱解爐堵塞;尿素?zé)峤廪D(zhuǎn)化率受溫度、溶液濃度、霧化效果等因素影響,氨氣產(chǎn)量可能不穩(wěn)定。
應(yīng)用領(lǐng)域
廣泛應(yīng)用于需要氨氣的工業(yè)生產(chǎn)過程中,如燃煤電廠的脫硝系統(tǒng)、化工生產(chǎn)中的氨氣制備等。
尿素?zé)峤鉅t作為 SCR 脫硝系統(tǒng)中制備氨氣的關(guān)鍵設(shè)備,其技術(shù)特點可從優(yōu)勢和局限性兩方面綜合分析,具體如下:
核心優(yōu)勢
反應(yīng),響應(yīng)速度快
尿素在 350-650℃的高溫環(huán)境下,熱解反應(yīng)可在 10 秒內(nèi)完成,能快速生成氨氣(NH?)和二氧化碳(CO?),對機組負(fù)荷變化的適應(yīng)性強,尤其適合需要快速調(diào)節(jié)氨氣供應(yīng)量的場景(如電廠機組啟停、負(fù)荷波動時)。
安全性,無需高壓設(shè)備
尿素溶液屬于非易燃易爆物質(zhì),熱解過程在常壓下進(jìn)行,無需壓力容器或特殊防爆設(shè)計,相比氨水儲存(易揮發(fā)、有腐蝕性)或液氨運輸(高壓、劇毒),能大幅降低安全風(fēng)險,對設(shè)備和操作環(huán)境的要求更寬松。
尿素?zé)峤鉅t系統(tǒng)的組成
系統(tǒng)概述。尿素?zé)峤庀到y(tǒng)包括計量分配模塊、電加熱器、絕熱分解室、尿素溶液噴射器等。尿素溶液經(jīng)由計量與分配裝置、尿素溶液噴射器等進(jìn)入絕熱分解室,與電加熱器出口的高溫稀釋空氣(500~600℃)混合并分解,生成NH3、H2O和CO2,分解后的混合均勻產(chǎn)物送往an噴射系統(tǒng)。熱解爐后的an氣輸送管道將保溫,尿素噴射系統(tǒng)前的溫度不低于300℃。
尿素?zé)峤鉅t的脫硝效率(本質(zhì)是其生成氨氣的穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)化率,進(jìn)而影響 SCR 反應(yīng)器的脫硝效果)受多種因素綜合影響,主要可分為熱解反應(yīng)條件、設(shè)備設(shè)計參數(shù)及系統(tǒng)運行控制三大類,具體如下:
熱解反應(yīng)核心條件
反應(yīng)溫度
溫度是影響尿素?zé)峤獾年P(guān)鍵因素:尿素在 350-650℃時能分解為 NH?和 CO?(反應(yīng)式:CO(NH2) 2+H2O→2NH3+CO2);
若溫度低于 300℃,尿素易生成三聚氰酸、縮二脲等中間產(chǎn)物,不僅降低 NH?轉(zhuǎn)化率,還可能導(dǎo)致管道堵塞;
溫度過高(超過 650℃),部分 NH?會被氧化為 NO?(如4NH 3+5O2→4NO+6H2O),反而增加污染物排放,降低脫硝效率。
尿素溶液濃度與質(zhì)量
濃度通??刂圃?50% 左右:濃度過高,溶液黏度大,霧化效果差,熱解不完全;濃度過低,會增加水分蒸發(fā)所需熱量,浪費能源,且可能導(dǎo)致熱解爐內(nèi)溫度波動;
溶液純度:若含有雜質(zhì)(如氯離子、重金屬),會污染熱解產(chǎn)物,導(dǎo)致 SCR 催化劑中毒,間接降低脫硝效率。
高溫?zé)犸L(fēng)與尿素的混合狀態(tài)
熱風(fēng)溫度與流量:需與尿素溶液流量匹配,確保熱解爐內(nèi)整體溫度穩(wěn)定在佳區(qū)間(如 350-500℃);若熱風(fēng)不足,會導(dǎo)致局部溫度過低,引發(fā)結(jié)晶;
混合均勻性:尿素溶液經(jīng)噴嘴霧化后,需與高溫?zé)犸L(fēng)充分混合,避免局部溫度偏差。若混合不均,部分液滴未完全熱解,會降低 NH?產(chǎn)量。
尿素?zé)峤鉅t性能特點
良好的安全性與環(huán)保性
防爆設(shè)計:尿素分解過程中不產(chǎn)生易燃易爆氣體,且爐體采用耐高溫、耐腐蝕材料(如不銹鋼)制造,并設(shè)置過溫保護(hù)、壓力監(jiān)測等安全裝置,降低運行風(fēng)險。
低污染物排放:相比液氨制備氨氣的方式,尿素?zé)峤鉄o氨泄漏風(fēng)險,且分解產(chǎn)物僅為 NH?、CO?和水蒸氣,無二次污染,符合環(huán)保要求,尤其適用于人口密集區(qū)或?qū)Π踩筝^高的場所。
尿素?zé)峤鉅t以轉(zhuǎn)化、穩(wěn)定運行、安全環(huán)保、靈活適配為核心特點,在脫硝系統(tǒng)中展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢,尤其在對安全性和環(huán)保性要求嚴(yán)苛的場景中,已成為主流的氨氣制備方案。其性能的發(fā)揮依賴于溫度控制精度、霧化效果及加熱方式的合理匹配,需結(jié)合具體機組參數(shù)進(jìn)行定制化設(shè)計。
所屬分類:玻璃生產(chǎn)設(shè)備/熱熔爐
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