尿素热解制氨工艺的安全运行与节能优化
煤化工装置尿素生产过程节能降耗的分析
煤化工装置尿素生产过程节能降耗的分析随着社会的发展和经济的快速增长，对能源的需求日益增加。
在这种情况下，能源的节约和高效利用成为了人们关注的焦点。
煤化工装置尿素生产过程是一个消耗能源较大的过程，因此在节能降耗方面具有一定的挑战性。
本文将从几个方面进行分析，探讨煤化工装置尿素生产过程节能降耗的技术途径及其可行性。
我们来分析目前煤化工装置尿素生产过程中存在的能源消耗情况。
煤化工装置尿素生产过程主要包括合成氨、尿素合成和尿素颗粒化三个步骤。
合成氨过程中主要能源消耗体现在天然气的蒸汽重整制氢和氮气的制氮，尿素合成过程中主要能源消耗体现在合成氨和二氧化碳的消耗，尿素颗粒化过程中主要能源消耗体现在旋流器和离心机耗能。
煤化工装置尿素生产过程中的能源消耗主要集中在原料气的消耗和设备耗能上。
针对煤化工装置尿素生产过程中存在的能源消耗情况，我们可以从以下几个方面来探讨节能降耗的技术途径。
可以通过优化合成氨工艺来降低原料气的消耗。
采用先进的蒸汽重整技术和新型的氮气制备技术，可以提高合成氨过程的能源利用效率，降低原料气的消耗。
可以通过改进尿素合成工艺来降低合成氨和二氧化碳的消耗。
采用高效的催化剂和优化的反应条件，可以提高尿素合成过程的能源利用效率，降低合成氨和二氧化碳的消耗。
可以通过更新和优化尿素颗粒化设备来降低能耗。
采用新型的旋流器和离心机，可以提高尿素颗粒化过程的能源利用效率，降低设备耗能。
在探讨节能降耗的技术途径之后，我们可以分析一下这些技术途径的可行性。
从技术上来看，这些技术途径已经在一些煤化工装置尿素生产过程中得到了应用，并取得了良好的效果。
一些尿素生产企业采用了先进的合成氨工艺和尿素合成工艺，实现了原料气的节约和能耗的降低。
从经济上来看，这些技术途径的投资成本较高，但是在长期运行中可以获得较好的经济效益。
通过技术改造和设备更新，可以降低能源消耗，提高产品质量，降低生产成本，从而增强企业的竞争力。
煤化工装置尿素生产过程节能降耗的技术途径主要包括优化合成氨工艺、改进尿素合成工艺和更新尿素颗粒化设备。
【推荐下载】尿素热解制氨技术存在的问题分析及对策
尿素热解制氨技术存在的问题分析及对策尿素热解制氨工艺因由于其在安全方面的优势, 已经在国内越来越多的燃煤电厂SCR 脱硝工程中得到应用, 但该技术在运行过程中存在运行费用高, 燃烧器运行不稳定, 绝热分解室堵塞等问题, 不利于机组经济与安全运行, 通过分析, 找出问题原因, 提出相应的解决对策。
1 前言目前, 随着超低排放政策的全面实施, 燃煤电厂对炉后烟气处理设备实行了技术升级和改造, 其中, SCR 烟气脱硝技术以其稳定、高效等特点被多数电厂烟气脱硝工程所采用, 脱硝还原剂一般选用液氨、氨水或尿素, 目前应用最多的是液氨。
但是, 根据《危险化学品重大危险源辨识》GB18218—2009 规定, 液氨储存超过10t, 即构成重大危险源, 同样, 氨水也存在安全问题。
作为无危险的制氨原料, 尿素具有与液氨相同的脱硝性能, 是绿色肥料, 无毒性, 使用完全, 因而没有法规限制, 并且便于运输、储存和使用。
在《火力发电厂氮氧化物防治技术政策》和《火力发电厂设计规范》中都明确规定, 位于大中城市及其近郊区的电厂(人口稠密区的脱硝设施) 宜选用尿素作为还原剂。
因此, 尿素热解制氨技术得以应用并迅速发展。
2 尿素热解制氨工艺尿素又称脲, 分子式为CO(NH2)2, 熔点为132.7℃。
因为尿素对热不稳定, 因此在受热时会发生热分解反应, 当反应温度低于360℃时, 这些中间反应产物和副反应产物会大量生成, 不利于尿素的完全分解。
当反应温度高于360℃时, 尿素的分解反应以下列反应为主:尿素(CO(NH2)2) 在受热时会分解为氨(NH3) 和异氰酸(HNCO) , 异氰酸(HNCO) 遇到水汽会发生水解生成氨(NH3) 和二氧化碳(CO2) 。
上述反应在极短的时间完成,因此也可以综合为下列反应:目前, 尿素热解目前主要采用NOxOUT ULTRA 方法, NOxOUT ULTRA 是美国某燃料公司(Fuel Tech Inc.) 尿素热解制氨工艺的注册名称。
尿素热解制氨工艺在1000MW燃煤电厂的应用与优化
尿素热解制氨工艺在1000MW燃煤电厂的应用与优化
喻小伟;匡萃杰
【期刊名称】《发电技术》
【年(卷),期】2022(43)2
【摘要】尿素热解制氨工艺凭借其安全无毒的优势已经在多个电厂得到应用,但是在应用过程中存在沉积物堵塞等问题。
国内某电厂1 000 MW机组的尿素热解装置在运行过程中由于脱硝增压风机磨蚀导致热解风量不足,电加热器出力受限,以及尿素溶液喷枪雾化效果差等原因,导致热解炉、出口管道以及喷氨格栅等被沉积物严重堵塞。
通过定期检查清理、优化调整运行参数、增强系统控制等手段,解决了系统堵塞的问题,并且明显降低了尿素耗量,每年节省大宗物质消耗成本达130万元,提高了机组可靠性与经济性,可为国内外其他配置尿素热解工艺的电厂提供借鉴。
【总页数】6页(P367-372)
【作者】喻小伟;匡萃杰
【作者单位】华电电力科学研究院有限公司;中煤新集利辛发电有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TK09;X511
【相关文献】
1.火电厂烟气脱硝烟道直喷尿素热解制氨工艺的应用
2.尿素热解制氨SCR脱硝技术在电厂的应用与优化
3.燃煤电厂SCR脱硝系统尿素热解制氨技术节能改造
4.尿
素热解制氨SCR脱硝技术在电厂的应用与优化初探5.火电厂烟气脱硝高温烟气旁路直喷尿素热解制氨工艺的应用
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尿素生产工艺提高效率节约能源
尿素生产工艺提高效率节约能源尿素是一种重要的化肥和工业原料，其生产工艺的效率与能源消耗直接相关。
为了在尿素生产中提高效率并节约能源，我们可以从以下几个方面进行优化。
一、清洗放空系统的改进清洗放空系统的优化可以减少能源的浪费。
传统的清洗方法往往采用水冲刷的方式，造成大量水的浪费，并且清洗后仍有部分氨气无法完全排出，影响尿素的质量和生产效率。
因此，我们可以引入更先进的清洗技术，如利用洗涤剂进行混合清洗，提高清洗效果，同时减少水的使用量。
二、缩短合成反应时间合成反应是尿素生产中的关键步骤之一，其时间长短直接影响到生产效率。
传统的尿素合成反应一般需要较长的时间来保证充分反应，但这也会造成能源的浪费。
为了缩短合成反应时间，可以采用以下措施：提高催化剂的活性，增加合成反应的温度和压力，增加反应器的有效容积等。
通过这些改进，可以减少生产过程中的能源损耗，并提高生产效率。
三、优化蒸发结晶过程蒸发结晶过程是尿素生产中能源消耗较大的环节之一。
为了减少能源的浪费，可以采用多效蒸发器和蒸汽压缩系统相结合的方式进行优化。
多效蒸发器能够充分利用蒸发热量，减少对外界能源的依赖，而蒸汽压缩系统则可以提高蒸汽的回收利用率，减少对新鲜蒸汽的需求。
通过这些改进，可以显著降低蒸发结晶过程中的能耗。
四、加强尿素粒化过程控制尿素粒化是尿素生产的最后一个工序，其质量与粒化过程的控制密切相关。
粒化过程中的能源消耗主要集中在旋转鼓干燥器的使用上。
为了减少能源的浪费，可以根据生产情况合理选择干燥温度和干燥时间，避免能源的不必要消耗。
此外，还可以通过精细调节粒化剂和溶液浓度等操作参数，提高尿素的粒化率和均匀度，减少资源的浪费。
总之，尿素生产工艺的优化可以大幅提高生产效率，并节约能源。
通过改进清洗放空系统、缩短合成反应时间、优化蒸发结晶过程以及加强尿素粒化过程控制等措施的实施，我们可以实现尿素生产工艺的高效、节能和环保。
这不仅符合可持续发展的要求，也为尿素产业的稳定发展提供了有力支撑。
尿素热解制氨SCR脱硝技术的优化
尿素热解制氨SCR脱硝技术的优化发表时间：2020-12-18T05:26:34.342Z 来源：《中国电业》（发电）》2020年第20期作者：曾毅[导读] 随着国家环保标准的不断提高，以及环保监管力度的逐年增加，电力行业的环保问题受到了广泛的关注。
贵溪发电有限责任公司江西贵溪 335400摘要：随着国家环保标准的不断提高，以及环保监管力度的逐年增加，电力行业的环保问题受到了广泛的关注。
脱硝装置是电力行业实现NOX达标排放的主要装置，而目SCR烟气脱硝技术是目前火力发电厂最常用的也是目前的主流脱硝技术。
SCR烟气脱硝技术是采用液氨作为还原剂，将氮氧化物还原成氮气和水，从而达到烟气脱硝的目的。
目前SCR烟气脱硝采用的还原剂有三种：液氨、氨水、尿素。
众所周知，液氨为无色、有刺激性恶臭、有毒的气体，属于危化品。
分子式为NH3，虽然遇到热、明火，难以点燃而危险性较低，但氨与空气混合物达到爆炸极限（16%~25%）时，遇到明火会燃烧和爆炸。
所以，液氨在运输、储存过程中，都存在很大的风险，稍有不慎容易酿成事故。
与液氨和氨水相比，尿素为白色或浅黄色结晶体，水溶液呈中性反应，且尿素是五毒、无害化学品，无爆炸可能。
在运输和储存过程中无需安全及危险性考量，更不需任何紧急程序来确保安全。
因此，从安全性和实用性综合考虑，电厂SCR烟气脱硝宜采用尿素作为还原剂。
关键词：氨；尿素；安全一、尿素热解技术原理尿素的分子式为CO(NH2)2，在高温高压条件（160~240摄氏度，2.0Mpa）或高温常压条件（350~650摄氏度，0.1Mpa）条件下，C-N键断裂分解成NH3和CO2，尿素热解的化学反应如下：（1）CO(NH2)2→NH3+HNCO(异氰酸）；（2）HNCO+H2O→NH3+CO2。
总反应式为：CO(NH2)2＋H2O＝2NH3+CO2尿素热解的过程，理论上只需要零点几秒的时间，但是在实际生产过程中，由于尿素溶液雾化程度不同，热解时间也将不同--尿素雾化粒越大的所需的热解时间就越长。
火电机组热解尿素法脱硝控制优化
摘要：随着国家能源局《电力行业危险化学品安全风险集中治理实施方案》对火电厂液氨改尿素工程时限的明确，尿素制氨在火电厂脱硝控制系统中的应用越来越广泛。
热解尿素法是尿素制氨工艺的一种，现通过对其在某电厂中的运行现状进行分析，提出SCR出口氮氧化物采用多点取样测量方式，并结合改进型基于氨氮摩尔比的串级PID脱硝控制策略进行优化，同时设置两侧SCR反应器出口氮氧化物调平控制回路。
最终通过实施，有效降低了该厂氨单耗，达到了节能降耗的目标。
关键词：热解尿素；脱硝控制；节能0 引言近年来，国家环保标准逐渐提高，监管力度也不断加大。
氮氧化物作为火电厂烟气中的一种主要污染物，一直是火电厂环保治理的重点。
目前，火电厂脱硝治理主流方法为SCR脱硝技术，其一般采用氨气作为还原剂，在催化剂的作用下，将氮氧化物还原成氮气和水，从而达到脱硝的目的。
火电厂制备氨气主要有液氨法、水解尿素法和热解尿素法。
液氨法由于其危险性，目前正在进行改造、替代。
根据国家能源局印发的《电力行业危险化学品安全风险集中治理实施方案》要求，全国公用燃煤电厂的液氨一级、二级重大危险源尿素替代改造工程要于2022年12月底前完成，液氨三级、四级重大危险源尿素替代改造工程要于2024年底前完成。
某火电机组采用热解尿素法制备氨气、SCR脱硝方式。
1 热解尿素法制氨系统概况尿素热解系统主要包括尿素溶液制备输送系统、热解炉系统、压缩空气系统，如图1所示。
尿素溶液制备输送系统将尿素颗粒用一定比例的除盐水溶解，并储存于尿素溶液储罐。
尿素溶液输送泵将尿素溶液储罐中的尿素溶液输送至计量分配装置，经计量分配后由尿素溶液喷枪雾化后进入热解炉分解为氨气，尿素溶液喷枪投入数量根据尿素消耗量实时调整。
热解炉热源采用电加热热一次风方式，将雾化进入热解炉的尿素溶液快速分解为氨气、水和二氧化碳，并经机组供氨母管输送至A、B侧SCR反应器。
压缩空气用于尿素溶液的雾化和尿素喷枪的密封，由厂区仪用压缩空气管网提供。
脱硝尿素热解系统炉内烟气换热器运行分析及设计优化
第2期 2021年03月锅炉制造BOILER MANUFACTURINGNo.2Mar.2021脱硝尿素热解系统炉内烟气换热器运行分析及设计优化李路明田佩玉、岳铮1(1.哈尔滨锅炉厂有限责任公司，黑龙江哈尔滨150046;2.高效清洁燃煤电站锅炉国家重点实验室（哈尔滨锅炉厂有限责任公司），黑龙江哈尔滨150046)摘要:脱硝尿素热解制氨系统一般通过电加热器提供所需的高温热解空气热量,采用锅炉烟道内布置烟气换热器，可以有效提供高温热解空气加热所需热量，降低电加热器运行功率从而节省高品质电能。
通过对某350 M W机组实际运行数据分析，总结锅炉内置烟气换热器尿素热解系统的运行特点，提出烟气换热器优化设计方案,保证尿素热解制氨系统的运行经济性和可靠性。
关键词:脱硝;尿素热解;烟气换热器中图分类号：X773 文献标识码：A文章编号：CN23 -1249(2021)02 -0030 -03Operation Analysis and Design Optimization of Flue Gas HeatExchanger in De-NOx Urea PyrolysisLI Lu-ming' 2,TIAN Pei-yu, YUE Zheng'(1. H arbin Boiler Com pany Limited,H arbin 150046,China；2.State K ey Laboratory of Efficient and CleanCoal-Fired Utility Boilers(Harbin Boiler Com pany Limited),H arbin 150046,China)Abstract ：In De-NOx urea pyrolysis sestem,the required high-temperature pyrolysis air heat is generally provided by electric heater.The flue gas heat exchanger arranged in the boiler flue can effectively provide the heat required for high-temperature pyrolysis air heating,reduce the operation power of the electric heater,and save high-quality electric energy.By analyzing the actual operation data of a350 M W unit,the operation characteristics of urea pyrolysis system with built-in flue gas heat exchanger of boiler are summarized,and the optimal design scheme of flue gas heat exchanger is proposed to ensure the operation economy and reliability of urea pyrolysis ammonia production system.Key words:De-NO x;urea pyrolysis；flue gas heat exchanger〇引言近年来随着大气污染物排放环保控制政策 及标准的日益严格，锅炉烟气脱硝技术得到快速发展，按照目前的技术发展趋势，由于液氨属 于危险化学品，要求的运输和储存条件苛刻，也 因为其运输、储存问题以及投资运行成本较高而受到应用的限制[1]，因此通过尿素热解或水 解制取氨还原剂，已经逐步取代液氨直接作为脱硝还原剂技术。
尿素深度水解系统优化运行总结
尿素深度水解系统优化运行总结尿素深度水解系统是化肥生产过程中的重要环节，它可以将尿素水解成氨气和二氧化碳，为后续的工艺提供工艺原料。
对于这样的系统，优化运行非常关键，不仅可以提高生产效率，还可以降低能耗、减少生产成本。
本文将对尿素深度水解系统优化运行进行总结，以期为相关领域的工程技术人员提供一些参考和借鉴。
一、系统结构和工艺原理尿素深度水解系统主要由尿素水解器、蒸汽回收器、洗涤器、除气冷却器、氨液分离器等设备组成。
系统工艺流程为：将尿素溶液经预热后进入水解器，在高温高压下发生水解反应，生成氨气和二氧化碳，混合气体通过脱气冷却器和洗涤器进行脱气、洗涤处理，然后送入氨液分离器，将产生的氨液和二氧化碳气体进行分离。
二、系统运行存在的问题1. 能耗较高：尿素深度水解系统在高温高压下进行水解反应，需要大量的能量供给，因此能耗较高。
2. 产物收率不高：目前系统中存在一定的产物回收率问题，导致氨气和二氧化碳的回收率不高，造成资源的浪费。
3. 操作稳定性较差：系统操作过程中，由于原料性质的波动、操作参数的变化等因素，导致系统运行的稳定性较差，影响了生产效率和产品质量。
三、优化运行方案1. 调整工艺参数：通过对系统的工艺参数进行调整，优化水解反应的条件，提高水解效率并降低能耗。
2. 改进气液分离器结构：针对氨液分离器的结构进行改进，提高氨气和二氧化碳的分离效率，提高产物回收率。
3. 引入先进的控制系统：将先进的控制系统引入到尿素深度水解系统中，实现系统自动控制和在线监测，提高系统的稳定性和可靠性。
1. 生产效率提高：优化运行后，系统的水解效率得到了提高，生产效率明显上升。
2. 能耗降低：通过调整工艺参数和改进设备结构，系统的能耗得到了降低，节能效果显著。
3. 产品质量提升：系统稳定性得到了改善，产品质量得到了提升，满足了市场对于产品质量的要求。
通过对尿素深度水解系统优化运行的总结，可以看出优化运行对系统的运行效果有着显著的影响。
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尿素热解制氨工艺的安全运行与节能优化目前在众多的火力发电厂脱硝技术中，选择性催化还原工艺(SCR)和
选择性非催化还原工艺(SNCR)，是应用最为广泛的两种技术。
脱硝
还原剂主要来源有氨水、液氨和尿素三种，又以液氨和尿素应用最
为广泛。
由于尿素在运输、储存及电厂操作方面具有的安全性优势，越来越多的火力发电厂选用尿素作为脱硝还原剂。
尿素热解制氨工
艺成为了烟气脱硝装置的核心技术之一。
但是，尿素在热解过程中，往往伴随着尿素热解不充分，导致热解系统出现结晶、堵塞等问题，并成为影响烟气脱硝装置长周期安全稳定运行的隐患。
石景山热电厂2008年完成了全厂4台670吨燃煤锅炉烟气脱硝环保
改造工程。
锅炉烟气脱硝工程采用炉内低NOx燃烧器与SCR相结合的技术措施。
其中，脱硝还原剂采用尿素热解制氨工艺，将50%尿素溶液使用专用的雾化喷射装置喷入到热解炉中，尿素溶液雾滴在热解
炉内350~600℃的环境下迅速完成分解制NH3过程，而尿素热解所需要的热量是通过燃用0#轻柴油得到。
脱销改造工程竣工投产后在尿素热解装置系统中相继出现以下主要
问题：
1、脱硝尿素热解炉在实际运行中，尿素热解炉及喷射系统内均不同程度的出现结晶、堵塞问题，严重时，曾发生过热解炉因大面积结晶堵塞被迫停运的情况。
经调研，在北京、上海、深圳、河北、山西等地，很多电厂使用的尿素热解装置同样存在尿素热解反应不充分、热解炉大量产生沉积物的问题。
部分电厂采用提高热解室出口温度的方法消除热解炉中的沉积物，由此增加了尿素热解的能耗与运行费用。
尿素热解反应不充分、热解装置产生大量沉积物已是国内较为常见的问题。
2、尿素热解装置运行费用高。
单台热解炉每年的0#轻柴油消耗量432吨，费用达到350余万元，石热电厂4台脱硝热解炉每年消耗柴油的成本支出高达约1500万元。
为减少燃油消耗，降低运行成本，石热电厂根据现有热源条件，于2009年自主完成了尿素热解炉稀释风源的改造：利用锅炉高温热一次风（280～320℃）替代原稀释风系统。
但是，由于锅炉使用回转式预热器，锅炉热一次风中含尘量较高，在热解炉改用锅炉热一次风后，热解炉及喷氨管线出现了粉尘沉积、堵塞的问题。
使用锅炉热风做为热解炉稀释风，可以降低运行成本，但由于尿素热解不充分以及热风携带的粉尘均会堵塞喷氨管线。
特别是喷氨格栅的喷氨支管堵塞后，会导致SCR喷氨格栅氨气/烟气配比失衡，SCR反应器局部氨逃逸率增大，进而引起脱硝效率降低、脱硝物料消耗增加等负面影响。
氨逃逸量增加还会使锅炉
烟气系统硫酸氢铵生成量上升，甚至会造成预热器堵塞、除尘器电场极板大量粘灰造成电场封闭等后果。
因此，尿素热解不充分以及高含尘量的热风，均会对烟气脱硝装置以及锅炉主要设备的安全稳定运行构成威胁。
针对石热电厂烟气脱销系统运行中发生的问题，我们组织专业技术人员与北京科技大学化学与生物工程学院化学系对对尿素热解系统沉积物的成因及处理对策开展分析和研究。
通过尿素热解过程的研究及尿素热解系统沉积物分析结果得出以下结论：
（1）尿素热解装置的沉积物主要成份为三聚氰酸；
（2）尿素热解装置产生沉积物的原因是局部反应环境温度过低。
脱硝热解及喷氨系统产生结晶的根本原因在于尿素溶液喷射至热解炉内部后，初步分解成NH3和HNCO(异氰酸)后，出现局部温度快速下降，使部分异氰酸进一步分解的反应条件不够强烈，影响其进一
步与水反应生成NH3和CO2，而是发生聚合反应形成颗粒并在系统内沉降，即形成结晶。
结合石热电厂现场设备运行情况，我们针对“反应区域温度、尿素雾化效果、尿素雾滴在高温区的停留时间”三个影响异氰酸分解的主要原因进行了设备优化改造。
1提高保温质量
将热解炉出口至喷氨格栅的沿程管道及设备保温厚度由25mm增加50mm，并在加强了局部防风、防雨性能。
采取上述措施后，进入喷氨格栅前的热解气体温度普遍提高了15℃，原来露天布置的喷氨格栅应对大风、雨雪等不利环境的能力得到大幅提升，解决了喷氨格栅局部反应环境温度过低出现结晶堵塞的问题。
2提高尿素溶液雾化质量
（1）稳定雾化风压力。
我们一是将尿素雾化风源由杂用压缩空气系统（运行压力0.35-0.6Mpa）改为仪用压缩空气系统（运行压力
0.55-0.6Mpa），改造后雾化风压力稳定性得到大幅提升，解决了因雾化空气压力不稳造成雾化效果降低的问题。
（2）提高雾化压缩空气品质，避免喷嘴堵塞。
我们在雾化压缩空气管道上加装了高精度三重（除水、油、杂质）空气过滤器，用于去除压缩空气中的杂质，提高雾化空气品质，并将过滤器至尿素喷枪的管道全部更换为不锈钢材质，彻底解决了压缩空气中携带杂质堵塞喷嘴的问题。
（3）自主完成尿素喷枪改造。
在改善、提高雾化空气品质后，虽然尿素喷枪的雾化效果得到明显提高，仍难以将尿素溶液完全雾化，尿素热解不充分的问题虽得到明显缓解但仍未得到根治。
为了得到更好的雾化效果，我们自主进行尿素喷枪的改良，并研制出新型的雾化喷嘴。