（内蒙古京科发电有限公司内蒙古兴安盟科右中旗029400）
摘要：国内火电厂烟气脱硝工艺大体上可分为两种，即选择性非催化还原烟气脱硝（SNCR）和选择性催化还原烟气脱硝（SCR）工艺。不论采用哪种烟气脱硝工艺，最终均需要使用氨气做为还原剂才能实现脱硝的目的。
关键词：液氨；尿素；热解；水解
引言
氨气作为烟气脱硝还原剂，可直接来源于液氨汽化，也可通过氨水蒸发或者尿素分解间接制备。为进一步加强电力安全生产监督管理，持续推进电力行业危险化学品安全综合治理，国家能源局综合司发布《切实加强电力行业危险化学品安全综合治理工作的紧急通知》（国能综函安全[2019]132号文），要求积极开展液氨罐区重大危险源治理，加快推进尿素替代升级改造进度。尿素分解间接制备技术将会是火力发电厂脱硝主流工艺。
1尿素热解与尿素水解工艺说明
1.1尿素热解工艺
尿素热解法制氨系统主要设备包括：尿素溶解罐、尿素溶解泵、尿素溶液储罐、供液泵、计量和分配装置、背压控制阀、绝热分解室（内含喷射器）、气气换热器或电加热器及控制装置等。尿素热解反应所需热量可由热风提供，此热风可由锅炉尾部烟道抽取，新建机组可考虑直接设计。典型尿素热解工艺流程如图1所示。
图1.典型尿素热解工艺系统图
1.2尿素水解工艺
尿素水解制氨系统主要设备有：尿素溶解罐、尿素溶解泵、尿素溶液储罐、尿素溶液给料泵及尿素水解制氨模块等。尿素水解反应所需热量可由电厂辅助蒸
汽提供，典型尿素水解工艺流程如图2所示。
图2.典型尿素水解工艺系统图
2尿素热解与尿素水解工艺技术比较
2.1对公用系统部分（尿素车间）而言，尿素热解与水解制氨工艺的尿素车间大致相同，均需要尿素颗粒储存、尿素溶液配制、溶液储存及输送等。
2.2尿素热解炉须布置在SCR区，并在合适平台设置必要的生根与止晃梁。水解反应器可布置于公用区，此区域距离锅炉较远，输氨管道须设置足够的保温与伴热管线（电伴热或蒸汽伴热），以防止尿素结晶。水解反应器也可布置于SCR区，在AIG附近平台布置，需要设置防爆半径区。无论热解还是水解的产品气都要比液氨方案的温度高，且具有腐蚀性，因此喷射格栅均需升级改造。
2.3尿素热解炉为常压设备，无氨泄漏问题。尿素水解反应器为压力容器，有发生氨泄漏的风险。
2.4热解工艺对氨气需求信号的响应时间为5～30秒，水解工艺的响应时间为1～2分钟，热解速度比水解快，热解工艺较水解工艺的负荷跟随性更好。
3尿素热解与尿素水解工艺成本比较
4尿素热解与尿素水解工艺对锅炉/SCR影响
4.1尿素热解工艺
4.1.1尿素热解工艺对SCR区反应器尺寸、催化剂选型均无影响。
4.1.2尿素热解工艺用热风加热，热解产气温度约340℃，稀释风量较大，输氨管线、MVS集箱、阀门、氨喷射格栅及喷嘴规格尺寸将加大。
4.1.3尿素热解工艺中间产物异氰酸（HNCO）具有腐蚀性，输氨管线、MVS集箱、阀门、氨喷射格栅及喷嘴材质须提升至不锈钢。
4.1.4热解炉布置在SCR区，钢架须设置生根梁、止晃梁及相应平台，须钢架核算荷载。
4.1.5尿素热解工艺须在锅炉尾部烟道低温过热器上方加装气气换热器，需与锅炉受热面配合设计，钢架须设置稀释风管路支吊及止晃梁。此方式需要锅炉高温烟气加热冷一次风，但热风热量最终通过空预器回到锅炉，对机组效率影响可忽略。
4.2尿素水解工艺
4.2.1尿素水解工艺对SCR区反应器尺寸、催化剂选型均无影响。
4.2.2尿素水解工艺用辅助蒸汽加热，水解产气温度约为160℃，稀释风量较大，氨/空混合器后输氨管线、MVS集箱、阀门、氨喷射格栅及喷嘴规格尺寸较大。
4.2.3尿素水解中间产物如氨基甲酸（NH2-COO-NH4）腐蚀性很强，且产品气中水含量高，氨/空混合器后输氨管线、MVS集箱、阀门、氨喷射格栅及喷嘴材质须提升至不锈钢，甚至提升至高等级不锈钢（部分电力集团要求）。
4.2.4水解反应器若布置在0米层公用区尿素车间，对锅炉无影响，但需要对很长的输氨管线设置保温及伴热，有尿素结晶风险。
4.2.5水解反应器若布置在SCR区，须钢架设置必要的平台及支吊。
5结束语
5.1尿素热解工艺热解炉只能安装在SCR钢架上，水解工艺的水解器可以安装在0m层公用区尿素车间，也可安装在SCR钢架上，两种工艺对锅炉的设计影响都较小。
5.2两种工艺都对SCR区的反应器、催化剂设计没有影响，对氨喷射系统影响较大，需要提升材质（不锈钢）增大规格。
5.3尿素热解工艺相较于水解工艺，无氨泄漏风险，响应时间短，负荷跟随性好，氨转化率稍低。
5.4两种工艺成本对比：在初投资方面，尿素热解法较低；在物料消耗方面，两者基本相同。
5.5尿素替代液氨已成为脱硝用氨的必然选择，热解和水解均为成熟可靠的还原剂制备工艺，采取何种尿素制备工艺，需综合各种因素考虑，选取合适的热源和气源，并对喷射系统合理选择设计。
作者简介：
吕伟：出生于1981年04月22日，性别：男；毕业学校：华北电力大学热能与动力工程专业助理工程师