（广州珠江电厂广东广州510000）
摘要：随着环境保护理念的不断深入，环保已经成为社会关注的热点问题。在电厂实际运行过程中，脱硝还原剂的选择极为重要，是整个脱硝系统的重要环节，对SCR脱硝效率产生较大影响。文章结合实例，阐述了不同脱硝还原剂选择在电厂中的运用，旨在为相关管理人员提供有效的建议。
关键词：电厂；脱硝还原剂；选择
近年来，我国发电行业得到了告诉发展，随之带来的电厂NOX排放也急剧增高。2011年9月颁布了《火电厂大气污染物排放标准》，重新明确了NOX污染物排放标准要求。为此，电厂脱硝工程建设也迎来了新的挑战，还原剂将选择氨水、液氨以及尿素制备。笔者认为尿素热解法作为发电厂脱硝还原剂技术还有许多尚待改进的地方，在此与大家共同探讨。
1电厂脱硝还原剂选择分析
上文已经阐述过，选择脱硝还原剂尤为重要，为此，我们再选择还原剂过程中，需要关注如下要点，比如安全可靠、储存稳定、成本低廉以及效率高等[1]。目前，烟气脱硝还原剂主要包括液氨、尿素以及氨水。
1.1液氨
1.1.1液氨的基本特性
（1）无色气体，伴有刺激性恶臭味。
（2）与空气会形成爆炸性混合物，若浓度为16%～25%，遇明火则爆炸。
（3）按照GB12268规定，为有毒物质，容易导致人急、慢性中毒，严重致死亡。
（4）液氨的运输与储存标准严格，所以导致运输费用极高。同时，液氨储罐与周围建筑、厂房、道路等防火间距，不得低于15m。
1.1.2液氨作为还原剂脱硝原理
液氨由槽车运送到液氨贮槽，液氨贮槽输出的液氨在氨气蒸发器内经40℃左右的温水蒸发为氨气，并将氨气加热至常温后，送到氨气缓冲槽备用。缓冲槽的氨气经调压阀减压后，送入氨气/空气混合器中，与来自稀释风机的空气充分混合后，通过喷氨格栅(AIG)之喷嘴喷人烟气中，与烟气混合后进入SCR催化反应器。主要反应式如下：
1.2尿素
1.2.1尿素的基本特性
尿素是白色或浅黄色的结晶体，易溶于水，在高温(350～650℃)下可完全分解为NH3。因尿素在运输、储存中无需安全及危险性的考虑。
1.2.2尿素热解制氨技术原理
利用高温空气（热一次风）作为热源，使用电加热器将热一次风加热至450-650℃,将雾化的尿素溶液喷射至热解炉,尿素热解解为氨气，氨气作为还原剂进入烟道与烟气混合后进入SCR反应器，在催化剂的作用下将氮氧化物还原成无害的气和水。尿素溶液热解制氨反应如下：CO(NH2)2+H2O=2NH3+CO2；高温常压下（350-650℃）
1.3氨水
指氨气的水溶液为弱碱性，在挥发中伴有强烈刺鼻气味。利用浓度为20%～30%的氨水能有效的进行烟气脱硝。氨水具有较强的腐蚀性，对人体的危害极大。当空气中氨气的含量达到15%～28%时，可能会引发爆炸。因此，使用氨水作为还原剂的不足还是显而易见的：氨水的提取需要利用氨气分离装置，在氨气中将氨蒸汽分离出来。所以，只有足够的单位体积的氨气，才能满足对氨水还原剂的需求，这也为氨气的储存和运输提出难题。
2工程概况
某电厂的4×300MW燃煤机组于2010年完成了烟气脱硝工程建设，采用的是选择性催化还原（SCR）技术，选用的还原剂是液氨。但由于液氨是危险化学品受到严格监管，从运输储存到使用，有许多严格的限制，而且各地不时发生的液氨泄漏和交通事故，在人口密集和靠近饮用水源的大城市和地区,电厂脱硝系统倾向于选用安全的尿素作为还原剂。本次技改项目就是将该电厂烟气脱硝现有还原剂系统由液氨改为尿素制氨系统。工程自2012年9月开工建设，2013年4月15日，#3、#4机组通过168小时试运行；2013年5月20日#1、#2机组通过168小时试运行。目前遗留消缺、完善变更项目已经完成，已于5月21日移交试生产。
3尿素热解制氨原理及系统介绍
3.1尿素热解制氨技术原理
利用高温空气（锅炉热一次风）作为热源，使用电加热器（加热功率920kW）将热一次风加热至450-650℃,经压缩空气雾化的尿素溶液喷射至热解炉,尿素热解为氨气。尿素溶液热解制氨反应如下
CO(NH2)2→NH3+HNCO(1)
尿素→氨+异氰酸
HNCO+H2O→NH3+CO2(2)
异氰酸+水→氨+二氧化碳
3.2系统简介
本工程采用尿素热解制氨，系统分为尿素溶液制备系统（4台机组公用）及4台锅炉的尿素热解系统。
尿素溶液制备系统流程：袋装尿素通过运输车辆运至尿素制备间，通过电动葫芦搬运至尿素储存间进行存储。配制尿素溶液时，需要人工搬送尿素于上料系统输送带，经自动拆包后，送入溶解罐，经除盐水稀释为50%浓度的尿素溶液，随后采取尿素溶液输送泵，将其输送到尿素溶液储罐，最后，由溶液循环泵输送到锅炉MDM中。
尿素热解系统流程：稀释风在锅炉A、B空预器热一次风出口分别引接，汇通母管后经电加热器加热到350～650℃后进入热解炉，在MDM（尿素分配计量模块）将尿素溶液雾化喷射进热解炉，分解成氨气，形成高温氨-空混合气，经喷氨格栅A、B侧喷入SCR入口烟道。
4尿素制氨系统存在问题及改进思路
4.1尿素搬运劳动强度大，自动拆包机使用状况不理想
原因分析：按照电厂4×300MW机组正常运行，满足脱硝系统80%以上脱硝率考虑，每天需消耗10-15吨尿素，而这些袋装尿素的卸车、尿素溶液制备过程中的搬运均是靠人工，主要由8个人常年负责卸车和尿素溶液的制备，劳动强度较大。
在调试期间，用自动拆包机拆包进行尿素溶液制备时，由于自动拆包机在拆袋过程中，经常有尿素袋的丝带掉进溶解罐，导致尿素溶液输送泵经常堵塞，需频繁冲洗输送泵前滤网，经常需要启停泵十几次才能将一罐尿素溶液输送完成，目前，已采用人工割袋拆包下料，将尿素颗粒直接倒入溶解罐。
改进措施：该厂尿素系统已经投入运行，可以在下次招标时要求尿素生产厂家使用不易断丝的包装袋，并继续使用人工割袋拆包下料，可有效解决尿素袋断丝堵塞泵的问题。另据报道，华能玉环电厂脱硝改造，首次采用气力输送试验成功，在压缩空气的作用下，将尿素颗粒送入尿素颗粒仓。可以说，本次成功直接提高了尿素的上料方效率，通过更加洁净、高效的气力输送方式，为我国采用尿素作为还原剂的大型火电厂脱硝系统提供了宝贵的实践经验。这样就可以从尿素生产厂家购进尿素后直接用槽罐车运输至电厂，气力输送至尿素颗粒仓，下料进行溶液制备，不仅大大降低劳动强度，也避免了尿素包装袋拆包的问题。
4.2电加热器阻力大原因分析及改进措施
原因分析：该电厂尿素制氨系统在调试中发现电加热器压损远远超过设计保证值，设计保证值为小于1kPa，而实际压损超过6kPa，锅炉热一次风压头为7～11kPa，热解系统取用的一次风流量设计为6045Nm3/h，因电加热器压损过大，致使进入电加热器的风量严重偏小，远小于6045Nm3/h（最小的#2机组仅为3190Nm3/h），致使入口NOX浓度达到设计值650mg/Nm3时，两组喷枪（每组三支喷枪）同时投入时热解沪出口温度低于320℃时（达不到尿素热解温度），系统保护动作喷枪退出运行而停止向热解炉喷尿素溶液。经了解，使用同一电加热器品牌的妈湾电厂也存在类似问题，电加热器已经返厂改造。因此，我厂决定电加热器返厂改造，降低加热器的压力损失，以满足电厂脱硝运行的需要。
改进措施：1）加热器进口口径由原来DN350改为DN500；2）减少电加热器内部折流板数量，优化折流板布置原设计采用了7块折流板，为等间距布置。本次改造取消7块折流板，在电加热器进口处电热元件不发热区设置一块固定支撑板以防止介质流进电加热器时产生振动现象，在电热管的加热区域设置4块花瓣型格栅支撑板支撑电热元件，改造后加大了电加热器的通流面积，从而有效降低了压损；3）加热器出口口径由原来DN350改为DN600；
4）加热器出口方向与流体方向一致，在加热器出口设置法兰，以便现场安装连接。
通过以上返厂改造，加热器压力损失大大降低，基本达到了设计风量的要求，满足了尿素热解热风风量的需要。
4.3热一次风含灰量大
原因分析：由于锅炉空预器的漏风，使得热一次风携带有灰，含灰的热风进入尿素热解系统后会造成：热工取样管道的堵塞；热解后的混和气体因为灰作为结核的存在，在温度低于220℃时易结晶成块状物堵塞管道；电加热器积灰影响换热效果使加热管超温。前两个问题已经在系统短期运行中显现，后一个问题是长期积累的后果。
改进措施：1）加强A、B侧一次风管垂直管段的放灰，根据调试期间的情况看来，一般运行一周左右应放灰一至两次，在已经投入运行的尿素制氨系统运行中可作为定期工作进行，以减少一次风的携灰量；2）在新系统设计时可考虑在一次风接入后加装简单的惯性除尘器。
4.4电加热器功率大，耗费电能大
原因分析：该厂尿素热解系统四台炉电加热器功率均为920kW，虽然电加热器的工作是根据其出口风温自动加载，但其所消耗的二次能源——电能也是不容小觊的，具体耗能量和增加厂用电率要在性能考核验收后得出。
改进措施：对于已经投入运行的尿素制氨系统，加强锅炉运行调整，尽可能地降低入口NOx浓度，达到减少电加热器电能消耗效果。
5结束语
综上所述，该电厂已成功完成脱硝还原剂液氨改尿素项目的技术改造，但因为尿素作为脱硝还原剂在国内的应用尚不多，希望我们大家持续关注该技术的发展，并在生产应用中不断积累经验，为该技术的成熟应用共同努力。
参考文献
[1]祝业青，柏源，薛建明，等.燃煤电厂脱硝还原剂选择原则及用量计算[J].电力科技与环保，2014，30(01)：44-45.
[2]柏源,薛建明,唐仲恺.燃煤电厂脱硝设施性能诊断及策略研究[J].电力科技与环保.2018(03)