目前在眾多的火力發(fā)電廠(chǎng)脫硝技術(shù)中，選擇性催化還原工藝(SCR)和選擇性非催化還原工藝(SNCR)，是應用最為廣泛的兩種技術(shù)。脫硝還原劑主要來(lái)源有氨水、液氨和尿素三種，又以液氨和尿素應用最為廣泛。由于尿素在運輸、儲存及電廠(chǎng)操作方面具有的安全性?xún)?yōu)勢，越來(lái)越多的火力發(fā)電廠(chǎng)選用尿素作為脫硝還原劑。尿素熱解制氨工藝成為了煙氣脫硝裝置的核心技術(shù)之一。但是，尿素在熱解過(guò)程中，往往伴隨著(zhù)尿素熱解不充分，導致熱解系統出現結晶、堵塞等問(wèn)題，并成為影響煙氣脫硝裝置長(cháng)周期安全穩定運行的隱患。
??????? 石景山熱電廠(chǎng)2008年完成了全廠(chǎng)4臺670噸燃煤鍋爐煙氣脫硝環(huán)保改造工程。鍋爐煙氣脫硝工程采用爐內低NOx燃燒器與SCR相結合的技術(shù)措施。其中，脫硝還原劑采用尿素熱解制氨工藝，將50%尿素溶液使用專(zhuān)用的霧化噴射裝置噴入到熱解爐中，尿素溶液霧滴在熱解爐內350~600℃的環(huán)境下迅速完成分解制NH3過(guò)程，而尿素熱解所需要的熱量是通過(guò)燃用0#輕柴油得到。
??????? 脫銷(xiāo)改造工程竣工投產(chǎn)后在尿素熱解裝置系統中相繼出現以下主要問(wèn)題：
??????? 1 、脫硝尿素熱解爐在實(shí)際運行中，尿素熱解爐及噴射系統內均不同程度的出現結晶、堵塞問(wèn)題，嚴重時(shí)，曾發(fā)生過(guò)熱解爐因大面積結晶堵塞被迫停運的情況。經(jīng)調研，在北京、上海、深圳、河北、山西等地，很多電廠(chǎng)使用的尿素熱解裝置同樣存在尿素熱解反應不充分、熱解爐大量產(chǎn)生沉積物的問(wèn)題。部分電廠(chǎng)采用提高熱解室出口溫度的方法消除熱解爐中的沉積物，由此增加了尿素熱解的能耗與運行費用。尿素熱解反應不充分、熱解裝置產(chǎn)生大量沉積物已是國內較為常見(jiàn)的問(wèn)題。
??????? 2 、尿素熱解裝置運行費用高。單臺熱解爐每年的0#輕柴油消耗量432噸，費用達到350余萬(wàn)元，石熱電廠(chǎng)4臺脫硝熱解爐每年消耗柴油的成本支出高達約1500萬(wàn)元。為減少燃油消耗，降低運行成本，石熱電廠(chǎng)根據現有熱源條件，于2009年自主完成了尿素熱解爐稀釋風(fēng)源的改造：利用鍋爐高溫熱一次風(fēng)（280～320℃）替代原稀釋風(fēng)系統。但是，由于鍋爐使用回轉式預熱器，鍋爐熱一次風(fēng)中含塵量較高，在熱解爐改用鍋爐熱一次風(fēng)后，熱解爐及噴氨管線(xiàn)出現了粉塵沉積、堵塞的問(wèn)題。使用鍋爐熱風(fēng)做為熱解爐稀釋風(fēng)，可以降低運行成本，但由于尿素熱解不充分以及熱風(fēng)攜帶的粉塵均會(huì )堵塞噴氨管線(xiàn)。特別是噴氨格柵的噴氨支管堵塞后，會(huì )導致SCR噴氨格柵氨氣/煙氣配比失衡，SCR反應器局部氨逃逸率增大，進(jìn)而引起脫硝效率降低、脫硝物料消耗增加等負面影響。氨逃逸量增加還會(huì )使鍋爐煙氣系統硫酸氫銨生成量上升，甚至會(huì )造成預熱器堵塞、除塵器電場(chǎng)極板大量粘灰造成電場(chǎng)封閉等后果。因此，尿素熱解不充分以及高含塵量的熱風(fēng)，均會(huì )對煙氣脫硝裝置以及鍋爐主要設備的安全穩定運行構成威脅。
??????? 針對石熱電廠(chǎng)煙氣脫銷(xiāo)系統運行中發(fā)生的問(wèn)題，我們組織專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員與北京科技大學(xué)化學(xué)與生物工程學(xué)院化學(xué)系對對尿素熱解系統沉積物的成因及處理對策開(kāi)展分析和研究。
??????? 通過(guò)尿素熱解過(guò)程的研究及尿素熱解系統沉積物分析結果得出以下結論：
??????? （1）尿素熱解裝置的沉積物主要成份為三聚氰酸；
??????? （2）尿素熱解裝置產(chǎn)生沉積物的原因是局部反應環(huán)境溫度過(guò)低。
??????? 脫硝熱解及噴氨系統產(chǎn)生結晶的根本原因在于尿素溶液噴射至熱解爐內部后，初步分解成NH3和HNCO(異氰酸)后，出現局部溫度快速下降，使部分異氰酸進(jìn)一步分解的反應條件不夠強烈，影響其進(jìn)一步與水反應生成NH3和CO2，而是發(fā)生聚合反應形成顆粒并在系統內沉降，即形成結晶。結合石熱電廠(chǎng)現場(chǎng)設備運行情況，我們針對“反應區域溫度、尿素霧化效果、尿素霧滴在高溫區的停留時(shí)間”三個(gè)影響異氰酸分解的主要原因進(jìn)行了設備優(yōu)化改造。
??????? 1? 提高保溫質(zhì)量
??????? 將熱解爐出口至噴氨格柵的沿程管道及設備保溫厚度由25mm增加50mm，并在加強了局部防風(fēng)、防雨性能。采取上述措施后，進(jìn)入噴氨格柵前的熱解氣體溫度普遍提高了15℃，原來(lái)露天布置的噴氨格柵應對大風(fēng)、雨雪等不利環(huán)境的能力得到大幅提升，解決了噴氨格柵局部反應環(huán)境溫度過(guò)低出現結晶堵塞的問(wèn)題。
??????? 2 提高尿素溶液霧化質(zhì)量
??????? （1）穩定霧化風(fēng)壓力。我們一是將尿素霧化風(fēng)源由雜用壓縮空氣系統（運行壓力0.35-0.6Mpa）改為儀用壓縮空氣系統（運行壓力0.55-0.6Mpa），改造后霧化風(fēng)壓力穩定性得到大幅提升，解決了因霧化空氣壓力不穩造成霧化效果降低的問(wèn)題。
??????? （2）提高霧化壓縮空氣品質(zhì)，避免噴嘴堵塞。我們在霧化壓縮空氣管道上加裝了高精度三重（除水、油、雜質(zhì)）空氣過(guò)濾器，用于去除壓縮空氣中的雜質(zhì)，提高霧化空氣品質(zhì)，并將過(guò)濾器至尿素噴槍的管道全部更換為不銹鋼材質(zhì)，徹底解決了壓縮空氣中攜帶雜質(zhì)堵塞噴嘴的問(wèn)題。
??????? （3）自主完成尿素噴槍改造。在改善、提高霧化空氣品質(zhì)后，雖然尿素噴槍的霧化效果得到明顯提高，仍難以將尿素溶液完全霧化，尿素熱解不充分的問(wèn)題雖得到明顯緩解但仍未得到根治。為了得到更好的霧化效果，我們自主進(jìn)行尿素噴槍的改良，并研制出新型的霧化噴嘴。