尿素热解制氨工艺的安全运行与节能优化
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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。
脱硝系统尿素水解制氨工艺运行成本分析及优化设计
2020年第1期（总第172期）ENERGY AND ENERGY CONSERVATION2020年1月节能减排脱硝系统尿素水解制氨工艺运行成本分析及优化设计杨炜明1,李二欣2(1.河北衡丰发电有限责任公司，河北衡水053000； 2.国电环境保护研究院有限公司，江苏南京210031)摘要：液氨在运输、储存、使用等环节存在较大的安全隐患，脱硝系统液氨供氨工艺正逐步被尿素制氨工艺替代。
详细梳理了尿素水解制氨工艺运行过程中消耗的资源，并以2x330MW机组尿素水解制氨项目改造为例，计算了系统正常运行期间各资源消耗量及费用，据此提出降低运行费用的努力方向及系统设计优化方式。
关键词：液氨；尿素水解；制氨；运行费用中图分类号：X511文献标识码：A文章编号：2095-0802-(2020)01-0074-03Operation Cost Analysis and Optimization Design of Urea Hydrolysis Ammonia Process inDenitration SystemYANG Weiming1,LI Erxin2(1.Hebei Harv Power Generation Co.,Ltd.,Hengshui053000,Hebei,China; 2.State Power Environmental Protection ResearchInstitute Co.,Ltd.,Nanjing210031,Jiangsu,China)Abstract:Because liquid ammonia has great potential safety problems in transportation,storage and use,the ammonia supply by liquid ammonia of denitrification system is gradually replaced by ammonia production of urea.This paper combed the resources consumed in the operation of urea hydrolysis ammonia production process in detail,and calculated the consumption and cost of resources during the normal operation of the system by taking the revamping of urea hydrolysis ammonia production project of2x 330MW units as an example,based on which,the direction of efforts to reduce the operation cost and the optimization mode of system design were proposed.Key words:liquid ammonia;urea hydrolysis;ammonia production;operating cost近些年，化工行业接连发生危害较大的爆炸事件,引起恶劣的社会影响，造成严重的生态环境伤害。
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尿素热解制氨工艺的安全运行与节能优化尿素热解制氨工艺是一种重要的化工生产过程，具有广泛的应用领域。
在安全运行和节能优化方面，需要注意以下几个方面。
首先，安全运行是尿素热解制氨工艺的核心要求。
在工艺的设计和操作过程中，需要严格遵循相关的安全规范和操作规程。
确保生产设备的正常运行，减少事故的发生。
对设备的设计和材料的选择，需要考虑到高温和高压的工作环境，保证设备的耐高温和抗腐蚀性能。
此外，需要建立完善的安全管理体系，包括对员工的培训和安全意识的提高，以及对设备的定期检修和维护。
同时，需要建立灾害事故应急预案，以应对突发情况。
其次，节能优化是尿素热解制氨工艺的重要目标。
通过优化工艺流程和改进设备设计，可以降低热耗和能耗，提高生产效率。
一方面，可以通过合理配置蒸汽和热媒，实现能量的回收和循环利用。
另一方面，可以通过改进反应器和换热器的设计，提高热传导效率，减少能量损失。
此外，还可以采用先进的控制系统和自动化技术，实现精细化操作和能量的最优利用。
最后，需要注意环境保护。
尿素热解制氨工艺产生的废气和废水中含有一定的有害物质，对环境造成一定的污染。
因此，需要建立废气和废水处理系统，对废气进行脱硫和除尘处理，对废水进行处理和回用。
同时，还需要控制工艺中的废气排放，减少对大气环境的影响。
总之，尿素热解制氨工艺的安全运行与节能优化是一项综合性的工作，需要从工艺设计、设备选择、安全管理和环境保护等多个方面进行考虑。
只有保证工艺的安全运行和能源的有效利用，才能真正实现高效、可持续的生产。