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国产首套尿素水解装置在大型火电厂的重工业应用于及技术优化

发布日期:2023-06-18 09:31:50

国产首套尿素水解装置在大型火电厂的重工业应用于及技术优化


液氨和尿素均可作为烟气脱硝还原剂。液氨法以其简洁的工艺和投资持续运行其他费用劣势而一度成为脱硝还原真实剂制备的市场主流技术方面,但根据GB182182009非常危险化学品重大事件非常危险源辨识》中对非常危险化学品临界量的区分,液氨存储量超过10t即成为重大事件非常危险源,其运输和存储均有严格要求,且以及使用获得资格证书的审批难度也越来越大。

近几年来随之国家的对安全的其生产其要求的提升,同时跟据各大发电旗下企业公司的脱硝改造后技术方面常规路线其要求,为避免出现安全的隐患和再次改造,基本原则其要求采用传统尿素作为脱硝还原剂。

尿素水解或热解制氨工艺不存在化学非常危险,也可以彻底消除液氨存储及运输所带来的安全的隐患,其中包括尿素热解的制氨持续运行整体成本较水解工艺高。

国尿素制氨脱硝工艺应用于起步较晚,主要原因采用传统进口中国技术方面,为增加尿素制氨脱硝的持续运行整体成本,大大降低初投资成本,避免出现对进口中国尿素水解装置的技术方面过度依赖,积极开展国产化尿素水解技术的应用于深入研究很有必要。

为能满足国家的政策其要求和能够实现尿素水解国产化,由国电坏境保护好深入研究院总负责的国产首套新工艺尿素水解装置在国电东胜热电厂2330MW机组的脱硝工程上能够实现正式喷氨运行。国电东胜热电厂的失败实践经验和技术优化,可为其他电厂烟气脱硝工程中尿素水解技术的应用于提供更多借鉴学习。

1尿素水解原理

尿素水解制氨该系统主要原因设备及有尿素完全溶解罐、尿素溶液储罐和尿素水解反应器等。国电东胜热电厂尿素水解制氨系统如图1所示。

 

图1尿素水解该系统流程挥手示意

 

图1尿素水解该系统流程挥手示意尿素颗粒直接加入到完全溶解罐,用除盐水将其完全溶解成其质量分数为40%~60%尿素溶液,进行完全溶解泵输送到储罐;储罐中尿素溶液经给料泵、计量与平均分配设备进入尿素水解制氨反应器(以下简称尿素水解器)尿素水解器中尿素水解生成NH3H2O和CO2自然产物再经氨喷射出该系统进入SCR脱硝系统。其化学反应时式为

 

2部分设计参数与指标

国电东胜热电厂2330MW机组烟气脱硝尿素水解制氨该系统采用传统共用制。部分设计煤种、蒸汽锅炉最大负荷工况(BMCR处理方式100%烟气量、75%脱硝效率的基本条件下,脱硝氨耗量为116kg/h单台尿素水解器部分设计出钱出力为232kg/h能满足2台锅炉的供氨需求。尿素水解制氨工艺该系统部分设计其他指标包含:

尿素水解器尿素溶液进料质量分数40%~60%;设备可用率不小于98%;水解该系统半成品气中的氨气供给量应满足30%~100%BMCR负荷下所需的氨气流量;其他辅助该系统设备及出钱出力选型按照2120%容量需要考虑;用电量、用水量、用汽量及尿素消耗掉量等指标如表1所示。

表1尿素水解制氨设备各物质用量(2台炉)

 

 

3尿素水解该系统主要原因共同组成

3.1尿素完全溶解与输送系统

袋装尿素进行电动葫芦输送到到尿素堆料区。配制尿素溶液时,进行电动葫芦将袋装尿素输送到到尿素完全溶解罐卸料口,拆包后的尿素从卸料口进入完全溶解罐。

设置1台尿素完全溶解罐,能满足8h配制2台机组100%BMCR工况运行脱硝2天所需的尿素溶液。完全溶解罐容积22.6m3其他材料为304L罐体保温。完全溶解罐里用除盐水将干尿素完全溶解成其质量分数为40%~60%尿素溶液,进行尿素溶液循坏泵输送到尿素溶液储罐。

设置2台尿素溶液储罐,总容量按满足2台机组100%BMCR工况运行7天(每日24h用量部分设计。储罐两个基础为混凝土整体结构,将储罐放置在室内,尿素水解车间装有暖气。尿素溶液储罐容积72m3/台,其他材料为304L罐体保温。

3.2尿素水解系统

所设置的2台尿素水解器重新布置于尿素车间。每台尿素水解器的容量为2330MW机组BMCR工况下的供氨量,即每台尿素水解器产氨量为232kg/h将质量分数40%60%尿素溶液输送到到尿素水解器内,蒸汽进行盘管的形式进入尿素水解器,蒸汽进行盘管回流,不与尿素溶液混合在一起,冷凝水由疏水箱回收。尿素水解器内气液两相平衡体系的压力为0.480.6MPa温度为130160℃。由尿素水解器中出来的含氨半成品气经厂区气氨管道输送到SCR反应时器区。

4工程技术方面优化

相结合在现场实际情况,参考做对比尿素水解的传统形式工艺及进口技术,对国电东胜热电厂2330MW机组脱硝工程尿素水解制氨系统进行了适当地的技术方面优化。

4.1流程优化部分设计

尿素水解传统形式工艺主要原因应用于于化工化肥市场领域,属于深度水解的不属于,一般采用传统多级串联塔的反应时方式,技术方面很逐渐成熟,但工艺流程较为很复杂。传统形式工艺中涉及到尿素水解器的贫液回收问题,贫液排出来反应时器时有一定的温度和压力,溶于贫液中的氨一旦通入常压设备(贫液回收罐、完全溶解罐等)便会闪蒸出氨气,需减少氨洗涤塔、氨气闪蒸罐等附属设备,设备及多、设备检修以及维护量大、氨气泄露根源多,任务坏境不友好。对国电东胜热电厂尿素水解流程通过优化部分设计,被取消了传统形式工艺中的氨洗涤塔、氨气闪蒸罐等附属设备。优化后的尿素水解流程简单、设备及少,与传统形式工艺很如表2所示。

表2尿素水解流程优化前后技术方面很

 

 

整体尿素水解器采用传统撬装式模块设计,为机、电、控一体化的设备及,其中包含了与尿素水解器相连接的管道、仪表、阀门和控制系统。尿素水解器模块占地面积小,可采用传统每个单元制将尿素水解模块布置在SCR区钢架上,也可采用传统共用制将尿素水解器模块布置在公共空间车间(如尿素溶液制备车间等)重新布置非常灵活,同时也便于水解装置的运输和使用。尿素水解器采用传统撬装模块设计,可能够实现出厂前单独的提早调试,避免出现传统形式工艺在现场诸多设备及的分系统调试,因而调试周期可由传统形式工艺在现场调试的30天缩短至1周,能能有效节约工程规划建设工期。

 

4.2产能及设备配置

进口中国技术方面的尿素水解器一般采用传统每个单元制布置,每台蒸汽锅炉脱硝反应时器钢架下方对应重新布置1台尿素水解器,单台尿素水解器的部分设计出钱出力按规范要求的120%容量通过基础配置。采用传统这样的每个单元制尿素水解器配置后,若尿素水解器发生故障,则整台机组的脱硝设备难以喷氨运行,该系统可信性降低。

国电东胜热电厂尿素车间紧靠蒸汽锅炉房布置,尿素水解器采用传统共用制布置方式,较为集中重新布置于尿素车间。尿素水解器采用传统共用制重新布置与每个单元制布置的技术方面很如表3所示。

表3尿素水解器重新布置形式技术方面很

 

 

共用制布置时,单台尿素水解器的出钱出力能能满足2台机组满负荷的氨耗量,2台尿素水解器可能够实现互为备用,而减少单台尿素水解器出钱出力后初投资较每个单元制重新布置初投资减少非常有限。

 

总之,采用传统共用制布置方式,大大缩短了尿素溶液输送到离,增加了输送到管道尿素凝成阻塞几率,提升了该系统可信性;同时2台尿素水解器公用配置,出现故障时可互为备用,较每个单元制配置的安全的性、可信性均有提高。

4.3尿素卸料及存储优化部分设计

进口中国尿素水解设备中的尿素卸料及存储该系统设有尿素筒仓和斗提上料系统,但跟据调研反馈信息相关信息,该系统较为很复杂且出现故障率较高,尿素颗粒在筒仓中很容易受潮板结,难以下料。国内大量采购的尿素主要原因为散装颗粒,颗粒表层裹附了一层防水膜,因而不容易突然发生尿素颗粒受潮板结问题,通常可进行槽罐车将尿素颗粒运输至电厂,再经力气输送到至尿素储仓。但国外无散装颗粒尿素,仅为袋装尿素,同时尿素颗粒表层未附防水膜,因此国外采用传统尿素筒仓和斗提上料系统存在较多的隐患。

对工程中涉及的尿素筒仓和斗提上料装置进行了优化部分设计,采用传统了完全符合国情的袋装尿素仓储形式和在地下式尿素完全溶解部分设计,同时加大了尿素溶液的存储时间——。理论实践直接证明,采用传统该项优化部分设计后,该系统简单的,持续运行可信性提高。

随之劳作力成本的减少和持续运行系统自动化程度的强化,后续将对尿素上料该系统减少系统自动拆包机等改进措施,以进一步优化该系统。5水解和热解工艺经济性很以国电东胜热电厂烟气脱硝工艺为例,对尿素水解和热解工艺的投资整体成本及持续运行整体成本通过很,最终结果如表4所示。

表4尿素热解和水解投资及运行费用

 

 

从表4可知,尿素水解法投资较尿素热解法高,但比较节能,持续运行其他费用较低。以厂用电价0.35元/kW?h计,与尿素热解法相比,采用传统国产尿素水解设备投资差额再回收期约为2.6年,采用传统进口中国尿素水解设备投资差额再回收期约为6.7年。信息综合很,采用传统国产尿素水解设备具有独特较大的技术方面经济劣势。

 

6调试及运行

6.1调试过程中

国电东胜热电厂尿素水解该系统整套启动后、优化和168h连续2试运行,分部调试完成4的两个基础努力上进行的2012年12月20日向SCR脱硝区首度喷氨成功,脱硝该系统热态试运开始,2012年12月20日至2012年12月26日系统完成168h连续2试运,之前尿素水解系统进行的主要原因调试任务包含:①尿素水解器液位和压力、蒸汽进出口压力的系统自动可调节;②其性能确保值优化调节,即跟着机组负荷及SCR区需氨量的改变,尿素水解器及时制备SCR区所需的氨气量。调试之前产氨量随温度改变之间的关系如图2所示。

 

图2尿素水解器产氨量随温度变化的之间的关系

 

由图2可见,以及控制最合适的反应时温度下,尿素水解器能够达到部分设计其要求的232kg/h产氨量要求。

6.2持续运行状况

国电东胜热电厂尿素水解该系统和整套SCR脱硝该系统启动后试运行期间的检验和项目中所有验收不合格,至2012年12月26日6:00168h连续2试持续运行结束了时止,全方位达到调试考试大纲明确规定的技术方面、安全的、其质量等指标要求,尿素水解满足SCR脱硝该系统出钱出力其要求。图3与图4为随机调取的脱硝系统24h持续运行数据(标准中处于)

 

图3国电东胜热电厂2号机组A侧SCR脱硝效果

 

 

图4国电东胜热电厂2号机组B侧SCR脱硝效果

 

由图3可知,2号机组A侧SCR脱硝装置进口NOx其质量浓度为150~180mg/m3平均达其质量浓度约为160mg/m3经SCR脱硝设备脱硝后,NOx其质量浓度最高约为80mg/m3大多在40mg/m3前后细微波动幅度,达到国家的与地方的排放标准中,SCR脱硝系统实现了较高的脱硝效率。

由图4可知,2号机组B侧SCR脱硝装置进口NOx其质量浓度为140~160mg/m3经SCR脱硝设备脱硝后,NOx其质量浓度最高约为60mg/m3大多在40mg/m3前后细微波动幅度,达到国家的与地方的排放标准中,SCR该系统脱硝效率优良。综上所述,国电东胜热电厂尿素水解制氨该系统持续运行高效、相对稳定、安全的,即尿素水解器能稳定、可信地运行,供氨能力方面能适应SCR脱硝该系统持续运行中对各种各样喷氨量的消费需求。

6.3实践经验和建议

国产尿素水解装置首次在大型火电厂脱硝工程上应用,参建各方均初次接触,试运中期会出现一些波折,经各方努力,不断地磨合,尿素水解设备顺利地投产,其性能达到部分设计其要求。总结本工程调试持续运行过程中中的主要原因实践经验,能更好为有关脱硝工程规划建设提供更多借鉴学习。

1强化设备及大量采购日常管理。重视后期调研任务,合理地可以选择设备及供给商;过程中中强化监造管理,监控设备及能制造其质量;可以安装调试之前强化在现场日常管理,确保可以安装调试其质量。理论实践直接证明,强化设备及大量采购日常管理对尿素水解装置的合理地选型、设备及如约安全的相对稳定投运具有独特最重要的起到。

2非常严格中执行《火力发电基本上规划建设工程启动后及完工验收规程》简称《新启规》火力工程调整后试运其质量检验和及评定标准》等相关规程严格规范。注重调试过程中以及控制,按调试具体方案积极开展调试的各项具体内容任务,能及时填写试运记录,中执行电厂日常管理制度的建立,以及控制逻辑临时性修改要作记录,试持续运行之前能及时发布最新调试简报。

3做好持续运行设备检修其他人员的培训任务,提前让持续运行设备检修其他人员直接介入工程。持续运行设备检修其他人员在基建及调试阶段即全程参与,确保了设备交接工作后的安全的可信相对稳定持续运行。

4特别注意对细节问题的以及控制日常管理,小的细节解决也会对换试及持续运行导致较大的影响。如在投加尿素颗粒时不要把编织袋封口的丝带混入尿素倒入完全溶解罐中,避免出现导致之后该系统的阻塞等;南方南部地区需分外特别注意尿素溶液的凝成;持续运行中水解半成品气输送到管道突然发生泄露或阀门出现故障等,要停运尿素水解系统,进行蒸汽吹扫置换管道余氨后,方能对出现故障通过处理方式。

7结语

与液氨相比,尿素具有独特安全的性。尿素分解成制氨在国外将渐渐成为脱硝装置的氨源选择。尿素水解工艺也可以以及使用品位较低的蒸汽作为热源,较尿素热解工艺具有独特非常良好的持续运行整体成本劣势。

国电东胜热电厂2330MW机组脱硝工程首度失败运用比较国产重工业化尿素水解装置,投运以来的持续运行理论实践说明,该设备可信性良好,总体持续运行相对稳定,负荷跟踪能满足部分设计其要求,各项参数合理地;至稿件公开发表之日,该设备已持续运行一年多,尿素水解装置的出钱出力能达到部分设计其要求,供氨能力方面能能满足蒸汽锅炉排烟NOx浓度改变。

国产重工业化尿素水解装置在国电东胜电厂2330MW机组脱硝工程中的失败应用于,对我国电厂SCR脱硝工程还原真实剂制备工艺的部分设计及以及使用具有独特很好的借鉴学习价值和意义。随之技术方面的逐渐逐渐成熟,进行对尿素水解装置的技术方面优化,国产化水解设备必将会被打破对进口技术的过度依赖,以其安全性、持续运行经济性等特征快速得以推广工作。