尿素水解制氨設備 尿素水解制氨設備
尿素水解制氨反應原理
尿素在水的作用下分解成氨(產生的氨可與水反應成一水合氨)和二氧化碳的過程。在低溫水解速度緩慢。尿素水解產生氨，把已生成的NOX還原為N2，從而脫除煙氣中的NOX
化學方程式:CO(NH2)2+H2O=CO2↑+2NH3↑
1.1 系統概述
尿素水解法制氨系統包括尿素儲存間、斗提機、尿素溶解罐、尿素溶液給料泵、尿素溶液儲罐、尿素溶液輸送裝置、尿素水解反應器及控制裝置等。
尿素儲存于儲存間，由斗提機輸送到溶解罐里，用除鹽水將干尿素溶解成約50%質量濃度的尿素溶液，通過尿素溶液給料泵輸送到尿素溶液儲罐。尿素溶液經由輸送泵進入水解反應器，水解反應器中產生出來的含氨氣流送至反應區，被熱風稀釋后，產生濃度小于5%的氨氣進入氨氣—煙氣混合系統，并由氨噴射系統噴入脫硝系統。系統產生的蒸汽冷凝水回收至疏水箱中，作為系統沖洗及溶液配置用水。系統排放的廢氨氣由管線匯集后從廢水池底部進入，通過分散管將氨氣分散入廢水池中，利用水來吸收安全閥排放的氨氣。
賣方所設計的尿素制氨工藝應滿足：還原劑的供應量能滿足鍋爐不同負荷與脫硝效率的要求，調節方便、靈活、可靠。尿素儲存區與其他設備、廠房等要有一定的安全防火距離，并在適當位置設置室外防火栓，設有防雷、防靜電接地裝置。尿素制氨工藝應配有良好的控制系統。
尿素溶解罐、尿素溶液儲罐、尿素溶液輸送裝置、尿素水解反應器等為2臺機組的SCR系統公用。
1.2 主要設備
(1) 尿素儲存間
賣方為買方設計一個尿素儲存間，尿素顆粒儲存間的容量按兩臺機組脫硝系統設計工況下連續運行5d（每天按24h計）所需要的尿素用量來設計。
(2) 尿素溶解罐
設置一座不銹鋼材質的尿素溶解罐，每只尿素溶解罐配1臺斗提機。將尿素輸送到溶解罐。在溶解罐中，用去除鹽水制成約50%的尿素溶液。當尿素溶液溫度過低時，蒸汽加熱系統啟動使溶液的溫度高于80℃（確保不結晶）。材料采用SS304不銹鋼。有效容積按2臺鍋爐BMCR工況下1天的用量設計。
尿素溶液給料泵為不銹鋼本體，碳化硅機械密封的離心泵，設兩臺泵一運一備，并列布置。此外，溶液給料泵還利用溶解罐所配置的循環管道將尿素溶液進行循環，以獲得更好混合。
(3) 尿素溶液儲罐
尿素溶液經由尿素溶液給料泵進入尿素溶液儲罐。設置兩只尿素溶液儲罐，滿足5天的系統用量（40~60%尿素溶液）要求。儲罐采用SS304不銹鋼制造。儲罐為立式平底結構，裝有液面、溫度顯示儀、人孔、梯子、通風孔及蒸汽加熱裝置（保證溶液溫度高于配制濃度對應的結晶溫度5℃以上）等。儲罐基礎為混凝土結構，儲罐露天放置時，四周加有隔離防護欄，并應考慮現場其他情況變量包括地震帶，風載荷、雪載荷和溫度變化等。罐體外實施保溫。
設置尿素溶液伴熱管道系統。尿素溶液管道由尿素溶解罐及儲罐的加熱蒸汽疏水進行伴熱。蒸汽管道將從廠區輔助蒸汽母管上引接。
(4) 尿素溶液輸送泵
設置一套尿素溶液供應裝置，為水解反應器的脫硝裝置供應尿素溶液。尿素溶液輸送泵為不銹鋼本體，碳化硅機械密封的離心泵，設兩臺泵一運一備，并列布置。
(5) 尿素水解系統
尿素水解系統包括尿素水解反應器模塊、計量模塊等。
濃度約40-60%的尿素溶液被輸送到尿素水解反應器內，飽和蒸汽通過盤管的方式進入水解反應器，飽和蒸汽不與尿素溶液混合，通過盤管回流，冷凝水由疏水箱、疏水泵回收。水解反應器內的尿素溶液濃度可達到40～60%，氣液兩相平衡體系的壓力約為0.48～0.6MPa，溫度約為136～160℃。水解反應器中產生出來的含氨氣流首*入計量模塊，然后與機組來熱一次風在氨氣-空氣混合器處稀釋，后進入氨氣－煙氣混合系統。水解器材質為316L。
2臺爐設置2臺水解反應器，一用一備，水解反應器布置在尿素車間，單臺水解反應器設備出力滿足兩臺爐BMCR負荷下設計入口NOx濃度時大氨耗量。
水解反應器為該系統的核心設備具體要求如下：
水解反應器設置有氣相泄壓及液相泄壓等多套安全措施。
尿素溶液供應及尿素水解反應器的制氨能力有10%的裕量。
水解反應器使用壽命不少于30年。尿素水解反應器的布置在尿素區。保證機組在任何工況下尿素水解反應器能滿足脫硝反應，不影響脫硝效率。
水解反應器材質采用316L不銹鋼，不需要額外添加壓縮空氣等防腐措施即滿足使用需求。采用撬裝模塊化供貨，撬裝模塊需要集成與水解器本體相連的所有閥門、管道、儀表及電伴熱控制系統等。水解器模塊上所有尿素溶液和氨氣管線均需要設置電伴熱系統，其電伴熱系統需要集中顯示在電伴熱控制柜上顯示。水解反應器模塊須設置4級安全保護措施，包括但不限于關斷蒸汽輸入、泄放水解器內氣相壓力、泄放水解器內液相溶液、安全閥起跳、爆破片爆破等。水解器撬裝模塊上集成氨氣管道自動清洗吹掃裝置，其集成的水解器壓力、液位測點需設置冗余。
(6) 伴熱系統
對尿素溶液輸送管道，賣方應配置伴熱系統。水解反應器后的氣氨輸送管道合理保溫，保證氨空氣混合器前的溫度不低于120℃。
(7)泵、管道、閥門
泵、管道、閥門等與尿素接觸的設備的材料均為不銹鋼。水解反應器出口到AIG入口的管道、閥門宜采用316L不銹鋼材質。
輸送尿素溶液時，當管道的公稱直徑小于 DN50 時，管道內尿素溶液流速不大于1m/s；當管道的公稱直徑大于 DN50 時，管道內尿素溶液流速不大于 2m/s。
(8)水沖洗系統
尿素溶液管道均應有保溫措施避免尿素溶液結晶，在尿素溶液管道上要設置完善的除鹽水沖洗系統，消除尿素溶液結晶的影響。沖洗水終回到尿素溶解罐。
(9) 加熱蒸汽及疏水回收系統
尿素溶解罐和溶液儲罐采用蒸汽加熱系統，尿素溶液管道采用蒸汽疏水伴熱系統。
賣方從買方的主廠房蒸汽母管或鍋爐輔助蒸汽管道的接口處接出蒸汽，并將伴熱系統的疏水回用。
