尿素水解制氨 SCR 脱硝技术及运用分析
（阜阳华润电力有限公司，安徽 阜阳 236000）
摘 要：本文对尿素水解制氨 SCR 脱硝技术原理进行介绍，把尿素热解和尿素水解进行对比，明确尿素催化水的优势。探究尿素水解制氨SCR 脱硝技术的运用系统，即尿素水解 SCR 冷态调试、SCR 热态调试和尿素水解系统停运，总结运行优化模式，低负荷快速投入、调整 AIG、变负荷控制。
关键词：尿素；水解制氨；SCR 脱硝技术
引言：
随着国内民众安全意识的不断增强，并且国内危险物化学品存储、运输以及使用事故的频出，尿素制氨技术的先进性日益凸显出来。这项技术不需要进行额外的装卸和储存工作，装置占用的空间较小，运行时较为安全稳定，在脱硝共工作中获得有效地认可。
一、尿素水解制氨 SCR 脱硝技术原理
尿素水解制氨 SCR 脱硝运行的基本流程为：人工拆包存储在储藏间的尿素，在拆包之后使用斗提机进行运输转移，把它们放入溶解罐中，或者把尿素运输车运送来的颗粒状的尿素运送到溶解罐内。借助除盐水对尿素颗粒进行溶解和稀释，使其变为含量为 50%的尿素溶液，利用溶液泵把他们输送到溶液的储藏罐中。在罐子中的尿素溶液使用蒸汽进行加热，保证其温度处于稳定的状态，一直维持在 40℃～50℃的范围内。利用输送泵把加热的溶液输送到反应设备中，这样通过水解反应就能获得 CO 2 、H 2 O、NH 3 ，把获得的物质和烟气都导入脱硝系统中[1] 。
二、尿素水解制氨 SCR 脱硝技术的优势
（一）尿素热解制氨 SCR 中存在的问题
尿素热解法主要应用的设备为尿素溶剂、控制装置、斗提机、尿素制备间以及尿素循环容器等。利用螺栓给料设备把存储的尿素颗粒运输到溶解罐内，借助除盐水对尿素颗粒进行溶解和稀释，使其变为含量为 50%的尿素溶液。让尿素溶液经由分配设备、雾化装置进行到绝热分解设备中，这样就生成 CO 2 、H 2 O、NH 3 ，再把生成的物质和与空气混合浓度不高于 5%的混合气体一同送入到脱硝系统中。
在运用尿素热解法时存在的问题：在使用加热器或者热解炉的时候，要探究热一次风尘可能对设备造成的影响，并制定一定的措施。
还需要对加热的易损特性进行分析，加热模式与水解模式相比，运行成本较高，并且加热模式的损害性较大，会对系统的可靠性造成影响。
如果负荷不足就会导致热风温度急速下降，热解炉内出现结晶。
（二）尿素催化水的优势
第一，运行成本较低。因为反应的温度处于较低的状态，利用电厂品质较低的蒸汽就能对热源实施加热，这样就能有效地降低制氨的成本。对以往投入的项目进行分析，利用尿素进行水解制氨能比热解降低 14%的成本。第二，反应时间较短。和传统的尿素水解模式相比，利用催化手段进行操作，这样能把水解的速度提高 10 倍左右，这样能更好地为调整电站锅炉负荷工作提供助力，切实满足不断变化的脱硝用氨量[2]。第三，可靠性较高。在实施尿素水解制氨 SCR 脱硝技术的时候不需要使用加热设备，所以可以避免超温的问题，提升整个脱硝系统的稳定性和可靠性。第四，设备布置灵活性强。尿素水解制氨的加热源为蒸汽，与热解技术相比，没有热量输送的限制，能结合现场的区域情况进行灵活的布置工作。第五，设备的灵活机动性高。利用蒸汽进行加热工作，这样能避免受到锅炉运行工况的影响，保障制氨系统的独立性。即使锅炉没有达到特定的运行情况，也能提前启动设备，制氨系统能获得有效应用。
三、尿素水解制氨 SCR 脱硝技术的运用情况
（一）运行系统
第一，尿素水解 SCR 冷态调试。在尿素制液系统实施试压操作时，要对整体的严密性进行检查。同时，吹扫设备和管道中残留的杂物，确保设备处于稳定的运行状态。在正式进行投料工作之前，应该先使用蒸汽置换系统或者氮气。开启高点排气阀门，排出蒸汽，完成置换工作后再关闭。
第二，尿素水解 SCR 热态调试。首先，进行蒸汽伴热系统投运工作，这样能避免其再次结晶，导致管道堵塞的问题。其次，配置尿素溶液。当溶液进入罐中后，应该加入除盐水，在打开阀门，送入蒸汽。
当温度到达 50℃的时候，可以启动搅拌设备，混合泵进行循环操作。
最后，试运尿素水解器，建立伴热系统。
第三，尿素水解系统停运。其水解的过程中存在较大的惯性，产生的气体为汇集 CO 2 、H 2 O、NH 3 的混合物，当温度不大于 110℃时，在气逆反应时会生成氨基甲酸，导致气管堵塞。所以要对水解器停运过程中的堵塞问题进行把控。所以要吹净残留的氨气，并适当缩短氨气管道的长度。
（二）运行优化
第一，低负荷快速投入。因为系统升温和升压的过程中需要预留一段时间，为了保障系统中产生的气能够在低负荷的模式下以最快的速度进行 SCR，应该在满足排烟要求之前，制备脱硝系统溶液、投入水解器进行伴热操作以及度使水解器能够提前进行升温升压。要对热蒸汽量进行提前控制，这样就能对水解器的升温升压速率进行把控。
并其对烟气挡板进行调节避免省煤器吸入过多的热量，从而保证烟气的温度，使其在最短的时间内进入到 SCR 系统中[3] 。
第二，调整 AIG。固定烟气脱硝系统中的入口烟道导流板，当机组处于正常的运行状态时，不能进行再次调整工作，但是在不同烟气流量下它们的流速存在较大的差异，存在不均匀的情况。在初次投运前应该对尿素水解器进行调整，确保每根喷射枪的流量都保持一致，要以烟道内流速为基础进行调整工作。在初次对喷氨格栅进行调平后，无法解决氨气不均匀的问题，要想避免氨气上升的情况，应该以 NOx为基础进行调节工作，这样就能保障 NOx 的浓度处于均匀的状态，这样在反应器的出口位置不仅能对浓度进行调节，还能避免气体逃逸的问题，防止反应生产硫酸氢铵对热面造成污染。
第三，变负荷控制策略。借助固定摩尔比控制的开环控制模式进行设计工作，实施脱硝工艺的过程具备大惯性、大延迟以及非线性的特点。在运行的过程中以 CEMS 为单点进行测量工作，但是测量的偏差值较大，并且无法保证精准度。在变负荷的模式下，系统的适应能力不足，借助变负荷控制策略，配置入口和出口的 NOx 浓度、负荷作为导前控制串的反馈控制设备，对 SCR 反应器出口的 NOx 浓度进行控制，达到闭环的效果，这样就能有效地缓解系统适应力差的问题。
第四，系统投入初期氨逃逸量过多。在运用脱硝系统的最初阶段，在手动控制喷氨调阀的过程中，存在较大的惯性，导致大量的氨气喷射出来，如果调门的开口程度较大会导致大量的氨气进入到 SCR 区域中，这样安逸氨气的浓度就会提升，并且过多的氨气存储到空预器中，会导致气体污染的情况。在手动调节的过程中，要对烟气的流量和 NOx的浓度进行控制，在操作喷氨调阀时要缓慢操作，避免逃逸浓度过高的问题。
第五，CEMS 出现反吹问题导致喷氨系统进行发散。CEMS 烟气分析仪设置在反应器的入口位置，CEMS 实施防堵反吹的主要原因为防止烟气分析仪吸入过多的粉尘从而造成样管堵塞的问题。如果反吹系统一直处于稳定的状态，这样就不会对脱硝造成较大的影响。但是如果在反吹运行的过程中，NOx 的浓度发生较大的变化，调阀就会因为反馈的存在较大的偏差而去掉自动，这样短时间内 NOx 的排放浓度就会超过限值。当 NOx 发生突变时配置一定的变化速率，这样就能限制突变的情况，避免对调阀进行搅动，确保喷氨工作能稳步地推进。
结论：
综上所述，尿素水解制氨 SCR 脱硝技术具备安全的优势，能对危险源进行科学控制，在电厂中发挥重要的作用。现阶段，这项技术已经逐渐成为脱销工作中的主要方法。因此，要按照运行系统的要求进行操作，使用科学的策略进行调试工作，确保其发挥最大的价值。
参考文献：
[1]谢增孝，王民军，朱继峰.尿素水解法在超超临界机组脱硝系统中的应用与优化[J].浙江电力，2020，39(03)：88-93.
[2]杨炜明，李二欣.脱硝系统尿素水解制氨工艺运行成本分析及优化设计[J].能源与节能，2020(01)：74-76.
[3]杨凯.基于尿素水解的柴油机 SCR 尾气后处理系统关键技术研究[D].
武汉工程大学，2019.
