２ 尿素热解和水解工艺的经济性比较
表 １ 尿素热解和水解工艺经济性比较
项目
尿素水解 尿素热解
备注
设备投资 ／万元
２３００
尿素费用 ／万元／ａ
１０２９
安全管理费用 ／万元／ａ
５
电耗 ／万元／ａ
１５０
蒸汽／万元／ａ
１２７
天然气／（ 燃油）／（万元／ａ）
０
运行费用合计／万元／ａ １３１１
２８００
取平均值
１０２９
４ 尿素水解和热解有关污染物产生及污染物对设 备的影响比较
６ 尿 素 水 解 工 艺 （ Ｕ２Ａ 方 法 和 ＡＯＤ 方 法 ） 存 在 的 问题
（ １） 腐蚀问题。氨溶液造成水解反应器的腐蚀。由于水解 反应器是高压设备（ ２０ｋｇ／ｃｍ２ 左右） ， 容器内又储存着危险物品 氨气， 腐蚀可能造成的泄漏是一个严重安全隐患。有报道说美
物 ”会 和 “爆 米 花 状 ”（ ｐｏｐｃｏｒｎ） 飞 灰 一 起 形 成 大 堵 塞 。 沉 积 的
须由冷态启动， 每次冷态启动的时间长达数小时， 在此期间
“爆米花状”飞灰和尿素水解产生“污染 物 ”造 成 的 严 重 堵 塞 会
ＳＣＲ系统就无法投入运行 。 运 行 中 对 ＮＯｘ 浓 度 变 化 的 响 应 时
３ 结论
参考文献
经测定， 阜新市主要绿化树种的滞尘能力有较大的差异， 单位面积的滞尘量可达 ２ 倍以上。选择滞尘能力强的树种可 以产生较大的环境效益。落叶乔木中， 臭椿， 银杏是阜新市优 良的滞尘树种， 榆叶梅和紫丁香为滞尘能力较强的落叶灌木， 滞尘能力较强的绿篱是榆树。测定树种的滞尘能力是城市绿 地系统设计的依据。高大的乔木能滞 阻 、过 滤 外 界 降 尘 ， 吸 收 人体呼吸范围内空气中的颗粒物。灌草则能有效的减少地面 的扬尘， 以乔灌草不同生活型的植物进行搭配， 既可以形成不 同的景观结构， 又可以提高城市绿地绿化减尘效应， 对减轻城Байду номын сангаас市降尘改善环境具有重要的意义。
方面。空气比热为 １．０１ｋＪ／ｋｇ℃， 假如稀释助燃空气经过锅炉尾 部烟道由 ２０℃加热到 ２００℃， 每台 ２５０ＭＷ 锅 炉 ＳＣＲ 的 稀 释 风 量 为 ３８１３Ｎｍ３／ｈ。 天 然 气 低 位 发 热 量 ３２．７ＭＪ／ＳＭ３， 单 价 １．８ 元／ ＳＭ３。使用空气预热可减少天然气用量 １０．９６ＳＭ３／ｈ， 每年可节省 ６５７６０ＳＭ３ 燃气， 每年节省燃气费 １１．８ 万元。
难度。初步估计可以减少 ５０％或更多的燃料耗量， 取决于可以
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
（上接第 ５０ 页） 片的滞尘量随着环境中粉尘含量的增多而增大［６］。
中图分类号： ＴＫ２２３．２５
文献标识码： Ａ
文章编号： １６７２－ ９０６４（２００８）０４－ ００５９－ ０２
我国于 １９９１ 年制定了第 １ 部 《火 电 厂 污 染 物 排 放 标 准 》， 在 此 后 的 １２ａ 间 ， 历 经 了 两 次 修 订 （ １９９６ 版 和 ２００３ 版 ） ， 排 放 标准日益严格。在国家颁布的最新排放标准中， 对电站 ＮＯｘ 排 放有了严格的规定， ２００４ 年以 后 的 燃 煤 电 厂 的 ＮＯｘ 最 高 允 许 排放浓度为 ４５０ｍｇ／ｍ３。该排放限值已经接近 于目前燃烧过程 控制技术所能达到的最高水平， 若要进一步降低 ＮＯｘ 的排放 浓度， 必须采用烟气后处理技术。近年来国家环保总局已批复 ２Ｏ 个左右的电厂 要 求 安 装 烟 气 脱 硝 装 置 ， 固 定 源 烟 气 脱 硝 将 成为我国继脱硫后下一个爆发性增长的市场。目前， ＳＣＲ 是国 际上应用最为广泛的烟气脱硝技术。其原理是在催化剂的作 用下， 通过添加合适的还 原剂，将 ＮＯｘ 选择性还原为无害的 Ｎ２ 而 排 放 。 根 据 还 原 剂 的 不 同 可 分 为 氨 选 择 性 催 化 还 原 ＮＯｘ （ ＮＨ３－ ＳＣＲ） 和 碳 氢 化 合 物 选 择 性 催 化 还 原 ＮＯｘ（ ＨＣ－ ＳＣＲ） 技 术 ； 其 中 ， ＮＨ３－ ＳＣＲ 技 术 是 固 定 源 烟 气 脱 硝 的 主 流 技 术 ， 在 国 外已得到广泛应用。ＳＣＲ 技术中 ＮＨ３ 的来源有 ３ 种： 液氨、氨 水、尿素。其中尿素易于运输和保存、无毒性， 得到了广泛的应 用。尿素制取氨， 通常有两种方法： 热解和水解。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。下面对尿素热解和水解技术进行全方 位的对比。
环保技术
能源与环境
ＩＳ Ｓ Ｎ１６７２－ ９０６４ ＣＮ３５－ １２７２／ＴＫ
燃煤电站 ＳＣＲ脱硝技术中尿素热解和水解制氨技术对比
汪建光 （ 福建省特种设备监督检验院 福建福州 ３５０００３）
摘要 通过比较 ＳＣＲ 脱硝技术中尿素热解和水解制氨两种工艺， 发现热解技术比水解技术具有一定的优越性
关键词 ＳＣＲ 脱硝技术 热解 水解
１６８０元／ｔ
－
压力容器年检
０．２７ 元／ｋＷ．ｈ， 原报 Ｕ２Ａ 尿素
３８ 水解工艺中， 均缺稀释风加热
装置， 每炉约需 ２００ｋＷ。
１４
６０元／ｔ（ 厂价）
１９１
１．８ 元／Ｓｍ３天然气
１２７２
备注： 以上计算以 ４ 台 ２５０ＭＷ 机组为统计基准。
从表 １ 分析可以看出， 尿素热解和水解运行费用相当。
１ 尿素热解和水解技术以及业绩的比较
尿 素 水 解 目 前 主 要 采 用 ＡＯＤ 方 法 和 Ｕ２Ａ 方 法 ， ＡＯＤ 法 起始于 １９９６～１９９７ 年， Ｕ２Ａ 方法大约在 １９９９ 年。ＡＯＤ 方法的 专 利 （ 美 国 专 利 号 ： ５，９８５，２２４、６，０９３，３８０ 和 ６，６１６，９０１） 拥 有 者 Ｈｅｒａ， ＬＬＣ 公司 １９９９ 年向 Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｅｌｅｍｅｎｔｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ 转让了该技术， 由后者来设计、制造以 及 市 场 化 。 第 １ 套 运 行 的 ＡＯＤ 在 １ 台 ５８０ＭＷ 的机组上， 时间是 ２０００ 年。根 据 资 料 报道， 到 ２００３ 年有 ２３ 套系统投入商业运行。Ｕ２Ａ 方法的专利 拥 有 者 是 ＥＣ＆ＣＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ 公 司 （ 美 国 专 利 号 ： ６，０７７， ４９１） 。第 １ 个示范项目在 美 国 的 ＡＥＳ Ａｌａｍｉｔｏｓ 电 站 ， 时 间 是 ２０００ 年 １０ 月 。 根 据 资 料 报 道 ， 有 １０，０００ＭＷ 的 机 组 采 用 了 Ｕ２Ａ 技术（ 时间 ２０００～２００６ 年） 。ＥＣ＆Ｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ， Ｉｎｃ 公司 将 专 利 转 让 给 了 Ｈａｍｏｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ－ Ｃｏｔｔｒｅｌｌ 和 Ｗａｈｌｃｏ， Ｉｎｃ．公 司， 它们的第 １ 个商业应用案例是在 ＡＥＳ 的 Ｈｕｎｔｉｎｇｔｏｎ Ｂｅａｃｈ 电站， 时间是 ２００２ 年， 机组容量 ４５０ＭＷ。
以 上 的 压 力 。 每 台 ２５０ＭＷ 锅 炉 年 需 ２１０°Ｃ 以 上 的 温 度 和
炉负荷变化和起停过程中也要严格控制 ＮＯｘ 的排放， 那么锅
１．７ＭＰａ 以上压力的蒸汽 ２１０００ｔ 左右。
炉负荷变化的速率就有可能 受到水解系统的限制。此外 ＡＯＤ 和 Ｕ２Ａ 两种水解方法没有所谓的“热”启动， 必须从“冷”启动， 需要数小时。
２．８ＭＰａ， 而 ＡＯＤ 和 Ｕ２Ａ 两种水解方法的实际温度只有 ２１０°Ｃ，
作者简介： 汪建光（ １９７９～） ， 男， 毕业于东北电力学院， 现就职于福建省特种设备监督检验院。
２００８．ＮＯ．４． ５９
能源与环境
ＩＳ Ｓ Ｎ１６７２－ ９０６４ ＣＮ３５－ １２７２／ＴＫ
环保技术
设计压力只有 １．７ＭＰａ， 这势必至于不能完全水解， 进而尿素的
尿 素 水 解 产 生 的 “污 染 物 ”是 联 二 脲 、１，３－ 二－ 氨 基 甲 酰 尿
国加州一台 Ｕ２Ａ 尿素水解系统的年腐蚀速率达 １５％～２０％。
素、氰尿酸（ Ｂｉｕｒｅａ、Ｔｒｉｕｒｅｔ、Ｃｙａｎｕｒｉｃ Ａｃｉｄ） 等聚合物，这些“污染
（ ２） 运行问题。当系统发生意外停运时， 尿素水解系统必
获得和利用的热烟气量和品质。值得强调的是， 尿素热解的关
水解产物在水解器内多次循环， 因而所需要的时间就特别地
键技术是在化学动力学和流体动力学方面， 而不在热量来源
长。水解反应的不完全性导致无法预测 ＮＨ３ 的生成量， 因而也 就无法很快地跟踪 ＮＯｘ 的瞬时变化， 造成要么 ＮＨ３ 喷多了增 加氨逃逸， 要么 ＮＨ３ 喷少了降低脱硝效 率的现象。就水解 的 ＡＯＤ 和 Ｕ２Ａ 法来说， 使用前就必须预先制备一些 ＮＨ３ 存放在 容器中， 额外增加了一个危险源。
直接影响锅炉以及 ＳＣＲ 的正常运 行 。 比 如 ， 堵 塞 造 成 ＳＣＲ 压
间较长， 约 ５～１５ｍｉｎ。
降增大， 引风机出力受限， 锅炉负荷不可避免地受到限制， 更 加严重的就是机组被迫停运处理堵塞问题。
尿素热解方法原则上不会产生造成 ＳＣＲ 设备堵塞的 “污 染 物 ”。
７ 结论
全面对比尿素的水解和热解技术后， 发现热解技术比水 解技术具有一定的优越性， 尤其是在响应时间和腐蚀方面。
尿素热解目前主要采用 ＮＯｘＯＵＴ ＵＬＴＲＡ 方法。美国燃料 公司 于 １９９５～２０００ 年 期 间 ， 在 实 验 室 研 究 开 发 了 尿 素 的 热 解 技 术 ， ＮＯｘＯＵＴ ＵＬＴＲＡＴＭ 是 美 国 燃 料 公 司 尿 素 热 解 的 注 册 名 称， 与该项技术相关的美国专利共计 ４２ 项。２００２ 年成功地实 施了第 １ 个尿素热解的商业应用。目前已在 １６ 台机组上得到 了 应 用 ， 最 大 的 机 组 容 量 是 ５４０ＭＷ， 在 美 国 的 ＮＩＰＳＣＯ－ Ｓｃｈａｈｆｅｒ 和 ＮＩＰＳＣＯ－ Ｍｉｃｈｉｇａｎ Ｃｉｔｙ 电站。