脫硝尿素水解系統(tǒng)余熱利用優(yōu)化設(shè)置

徐 巖

（大唐環(huán)境產(chǎn)業(yè)集團(tuán)股份有限公司電力設(shè)計(jì)研究院北京100097）

脫硝尿素水解系統(tǒng)余熱利用優(yōu)化設(shè)置

徐 巖

（大唐環(huán)境產(chǎn)業(yè)集團(tuán)股份有限公司電力設(shè)計(jì)研究院北京100097）

煙氣脫硝系統(tǒng)目前采用水解制氨氣的機(jī)組越來越多，水解系統(tǒng)如何更好的高效穩(wěn)定運(yùn)行是工程師一致努力追求的目標(biāo)。本文介紹了一種尿素水解系統(tǒng)余熱利用的優(yōu)化設(shè)置方法，即能保證尿素的制備，又能有效利用水解器的熱源，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。

水解裝置；蒸氣疏水；余熱利用

水解系統(tǒng)利用過熱蒸氣的汽化潛熱加熱尿素溶液，使尿素溶液分解成氨氣，產(chǎn)生的氨氣輸送到爐后進(jìn)行NOx脫除。水解器出口熱水參數(shù)一般為壓力為0.6 MPa～0.9MPa，溫度為165℃～180℃。該部分熱水為潔凈介質(zhì)，并攜帶大量熱量，可以進(jìn)行再利用。

1 現(xiàn)有脫硝系統(tǒng)常用設(shè)置

水解設(shè)備是利用蒸氣將尿素溶液分解成氨氣，目前工程普遍采用方法為將水解設(shè)備的蒸氣疏水直接排入尿素區(qū)的疏水箱，疏水箱通過疏水泵打入尿素溶解罐進(jìn)行溶解尿素用，另一部分剩余疏水排入廢水坑進(jìn)行外排處理。而尿素區(qū)的尿素溶解罐和尿素溶液儲(chǔ)罐都利用需要利用熱源加熱，目前均采用主廠的輔助蒸氣，同時(shí)有疏水外排。該系統(tǒng)只利用了水解系統(tǒng)的部分疏水工質(zhì)，而沒有進(jìn)行能量的梯級(jí)利用，同時(shí)耗費(fèi)了主廠的高品質(zhì)熱源制備和存儲(chǔ)尿素溶液。

2 本系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)置

尿素溶液儲(chǔ)罐中裝有制備好的尿素溶液，該溶液需保持30℃以上的溫度已避免尿素結(jié)晶析出。本系統(tǒng)將水解器出口的高溫疏水引接到尿素儲(chǔ)罐的加熱盤管入口，利用水解器疏水的溫度加熱尿素溶液儲(chǔ)罐，儲(chǔ)罐盤管出口的熱水回到疏水箱進(jìn)行再次利用。同時(shí)由于水解器疏水量較大，加熱儲(chǔ)罐的需熱量較小，因此需有剩余的水返回疏水箱。當(dāng)加熱儲(chǔ)罐加熱溫度達(dá)標(biāo)后可以切斷該部分加熱用水，直接返回疏水箱。系統(tǒng)如圖1。

圖1 尿素溶液儲(chǔ)存系統(tǒng)原理

3 該裝置的運(yùn)行原理

水解系統(tǒng)利用的加熱蒸氣一般為壓力1.0MPa，溫度200℃左右，利用蒸氣的氣化潛熱將尿素溶液加熱分解產(chǎn)生氨氣，生成的氨氣用于煙氣脫硝。水解器出口熱水參數(shù)一般為壓力為0.6MPa～0.9MPa，溫度為165℃～180℃。該部分疏水為潔凈介質(zhì)，并攜帶大量熱量，可以進(jìn)行再利用。尿素溶液儲(chǔ)罐本身存儲(chǔ)的是溶解罐制備完成的尿素溶液，制備完成的溶液溫度一般為30℃以上，尿素儲(chǔ)罐利用熱源將該溫度維持穩(wěn)定，保證尿素溶液不結(jié)晶。該熱量需求小，僅用于平衡設(shè)備散熱即可，因此采用水解系統(tǒng)疏水加熱溶解罐中的尿素溶液完全滿足運(yùn)行要求，且有部分富裕。

4 該系統(tǒng)的設(shè)置要點(diǎn)

水解器出口的疏水進(jìn)入儲(chǔ)罐前應(yīng)設(shè)置手動(dòng)閥和自動(dòng)閥，自動(dòng)閥在不需要加熱溶液時(shí)關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，手動(dòng)閥用于自動(dòng)閥檢修時(shí)切斷管路介質(zhì)。儲(chǔ)罐出來的低溫水不再設(shè)置閥門以保證熱水的連續(xù)流動(dòng)。水解器出口的疏水進(jìn)入疏水箱的管路應(yīng)設(shè)置手動(dòng)閥，當(dāng)系統(tǒng)低負(fù)荷時(shí)水解器產(chǎn)生疏水量較小，為保證溶解罐熱水的供應(yīng)，可以切斷該管路的閥門。該路也可以設(shè)置氣動(dòng)閥，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開關(guān)，提高自動(dòng)化程度。水解器疏水進(jìn)疏水箱和尿素溶液儲(chǔ)罐加熱回水返回疏水箱的兩條管路可以匯集成一路，節(jié)約鋼材用量。

5 該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

該系統(tǒng)可以有效利用水解器加熱蒸氣的疏水，利用150℃以上的熱水對(duì)尿素溶液儲(chǔ)罐的溶液進(jìn)行加熱保溫，實(shí)現(xiàn)對(duì)高品質(zhì)熱源實(shí)現(xiàn)能量的階梯利用，提高熱源利用效率。同時(shí)不再利用原輔助蒸氣熱源加熱尿素溶解罐，減少了能源損耗，也降低了疏水排放量，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。

該系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，不增加額外設(shè)備，操作簡(jiǎn)單，降低了系統(tǒng)的物耗和能耗。對(duì)系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行起到有利作用。

6 該系統(tǒng)對(duì)脫硝系統(tǒng)的影響

由于該系統(tǒng)需要利用水解器的疏水，而水解器的疏水壓力在低負(fù)荷時(shí)可能較低，如果尿素制備區(qū)與水解區(qū)不在一個(gè)區(qū)域而且相距較遠(yuǎn)時(shí)，管路的沿程阻力較大，將無法保證進(jìn)入溶液儲(chǔ)罐的疏水壓力，溶解罐出口的熱水可能因壓力不足無法進(jìn)入疏水箱，此時(shí)若將該部分水排入廢水坑將造成工質(zhì)的浪費(fèi)。因此需在脫硝系統(tǒng)布置中考慮疏水壓力和區(qū)域間的距離要求是否合適。

7 結(jié)語

綜上所述，該系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)明顯，使用方便，運(yùn)行穩(wěn)定，安全可靠，是脫硝尿素水解系統(tǒng)余熱利用優(yōu)化設(shè)置的可靠選擇。該系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)置已在大唐延安電廠實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。

[1]孫克勤,韓祥.燃煤電廠煙氣脫硝設(shè)備及運(yùn)行.機(jī)械工業(yè)出版社, 2011.

[2]蔣文舉,主編.趙君科,尹華強(qiáng),湯爭(zhēng)光副主編.煙氣脫硫脫硝技術(shù)手冊(cè):第二版，化學(xué)工業(yè)出版社,2012.

徐巖（1982—），女族，漢，碩士研究生，工程師，從事工作：火力發(fā)電廠煙氣脫硝系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)。