《危險化學品重大危險源辨識》（GB 18218—2009）規(guī)定氨的貯存量若超過10 t 即成為重大危險源。由于前期大規(guī)?；痣姀S煙氣脫硝改造時主要考慮投資和運行成本因素，目前國內(nèi)大部分火電廠SCR煙氣脫硝采用液氨作為還原劑，而液氨儲存量一般按照滿足全廠機組滿負荷工況運行5~7 天所需進行設計，因此火電廠氨區(qū)基本都屬于重大危險源?！段ｋU化學品重大危險源監(jiān)督管理暫行規(guī)定》（我國安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局令第40 號）明確要求安全生產(chǎn)監(jiān)督管理部門應當責令重大危險源存在事故隱患的企業(yè)進行整改乃至停產(chǎn)停業(yè)。

由于安全監(jiān)管形勢日益嚴格，作為液氨使用單位的火電廠安全管理工作壓力逐漸加大，火電廠SCR 煙氣脫硝采用液氨作為還原劑越來越受到質(zhì)疑，尤其是位于人口稠密地區(qū)且防火間距不達到防火規(guī)范要求的火電機組。作為液氨的替代品，尿素由于其運輸儲存安全方便和對環(huán)境無害的特點，顯得尤為合適。

采用尿素作為還原劑時，先要使尿素溶液受熱分解為NH3 和CO2，然后稀釋混合噴入SCR 煙道從而脫除煙氣中的NOx。尿素受熱分解制氨的工藝有2 種：一種為利用電能、燃油或天然氣燃燒的熱能加熱分解霧化的尿素溶液， 即熱解法；另一種為使用蒸汽加熱尿素溶液使之汽化分解，即水解法[10]。尿素熱解和水解工藝在國內(nèi)均有應用業(yè)績，其技術(shù)成熟可靠。

本文以某電廠2×600 MW 超臨界燃煤機組模型為例，分析其在超低排放形勢下由液氨改為尿素熱解和水解所分別涉及的改造范圍、投資費用和運行成本，為SCR煙氣脫硝液氨改尿素工程技術(shù)選擇提供參考。

1 工程設計

1.1 設計參數(shù)

SCR煙氣脫硝還原劑由液氨改為尿素涉及的改造范圍主要包括新建尿素溶液儲存和制備系統(tǒng)、改造稀釋風系統(tǒng)和增加尿素制氨裝置。通過相關(guān)系統(tǒng)的改造確保系統(tǒng)的供氨能力滿足運行需求。超低排放形勢下，某2×600 MW 機組SCR煙氣脫硝設計參數(shù)如表1 所示。由表1可得，單臺機組滿負荷工況下設計氨耗量為230.4 kg/h。

1.2 工藝流程

粒狀尿素在溶解罐內(nèi)制成濃度為50% 左右的尿素溶液并泵入尿素溶液儲罐內(nèi)儲存，再由高流量循環(huán)泵送入計量分配模塊，后由噴槍噴入熱解爐，在350~650℃ 熱風的作用下分解出NH3，形成濃度小于5% 的混合氣，再經(jīng)噴氨格柵進入SCR入口煙道。國內(nèi)熱解所需要的熱源多采用電能。為減少廠用電，可用熱一次風或者二次風作為熱稀釋風，再用電加熱器加熱，尿素熱解制氨系統(tǒng)流程如圖 1 所示。

尿素水解工藝與熱解工藝的不同之處在于，由計量分配模塊過來的尿素溶液進入水解反應器，在壓力為1 MPa、溫度為180℃ 飽和蒸汽的加熱下分解成CO2 和NH3，后被熱風稀釋成氨體積分數(shù)小于5% 的混合氣， 較后噴入SCR 入口煙道。加熱蒸汽引自廠輔汽系統(tǒng)或再熱器冷段蒸汽母管， 經(jīng)減溫減壓后送至水解反應器的蒸汽盤管，尿素水解工藝如圖 2 所示。

1.3 主要設備選型

雖然尿素熱解制氨和水解制氨兩者的尿素分解率有差異，但對于尿素溶液制備系統(tǒng)的設備選型基本一致。尿素溶液制備系統(tǒng)包括尿素顆粒儲倉、尿素溶解罐、尿素溶液輸送泵、尿素溶液儲罐和尿素溶液循環(huán)泵等主要設備。尿素熱解系統(tǒng)和水解系統(tǒng)的設備差異較大。以熱一次風作為稀釋風為例，尿素熱解系統(tǒng)包括電加熱器/高溫煙氣換熱器、熱解爐和計量與分配裝置等主要設備；尿素水解系統(tǒng)包括減溫減壓器、水解反應器、廢水箱、疏水箱和氨/空氣混合器等主要設備。

尿素溶解罐設置1 臺，材質(zhì)為SS304 不銹鋼， 罐體配攪拌器和蒸汽加熱盤管加速混合溶解。在溶解罐中， 采用除鹽水將尿素顆粒制成50% 左右的尿素溶液。尿素溶解罐容積45 m3，滿足2 臺機組BMCR 工況一天尿素溶液用量需求。尿素溶液儲罐設置2 臺，采用SS304 不銹鋼制造，設蒸汽伴熱。容積均為135 m3，滿足2 臺機組BMCR 工況下不少于6 天的尿素溶液用量需求。每臺機組設置1 臺電加熱器，功率900 kW，電壓380 V，將熱一次風加熱至350~650 ℃。

每臺機組設置1 臺熱解爐，每臺熱解爐配套10 支噴槍，由噴槍噴入的霧化尿素溶液在由電加熱器來的熱氣的作用下分解為NH3 和CO2，從而形成氨體積分數(shù)小于5% 的混合氣進入噴氨格柵。熱解爐出口混合氣的溫度不低于350 ℃，以防尿素結(jié)晶。

減溫減壓器設置2 臺，1 用1 備，用于將輔汽系統(tǒng)蒸汽減溫減壓至180 ℃、1 MPa 飽和蒸汽后供給2 臺水解反應器。

水解反應器采用公用制布置，單臺水解反應器制氨量達465 kg/h，能同時滿足2 臺機組BMCR工況用氨需求。水解反應器由蒸汽盤管加熱，質(zhì)量濃度為50% 的尿素溶液進入反應器后在135~160 ℃、0 . 4 ~ 0 . 9 M P a 下水解反應生成含N H 3、C O 2 和H2O 的混合氣。反應器材質(zhì)為SS316L，上部設置汽水分離器。

每臺機組設置2 臺氨/空氣混合器，用于將水解反應生成的含氨混合氣與熱一次風混合。

2 分析與討論

2.1 投資費用

SCR煙氣脫硝液氨改尿素，2臺機組均采用熱解工藝或水解工藝，其投資如表2 所示。尿素熱解工藝投資較水解工藝投資低10%，主要體現(xiàn)在尿素制氨裝置費用上，

2.2 能耗分析