尿素熱解爐工藝流程
尿素顆粒先溶解為 50% 濃度的溶液,經供液泵輸送至熱解爐,在 350-650℃高溫下,尿素分解為 NH?和 CO?,分解產物經稀釋風混合后進入 SCR 反應器參與脫硝反應。
熱源類型
可采用電加熱、煙氣換熱或燃油加熱等方式,其中電加熱應用較為常見,但電能消耗大,煙氣換熱則較為節能,燃油加熱因成本高已較少使用。
尿素熱解爐作為 SCR 脫硝系統中制備氨氣的關鍵設備,其技術特點可從優勢和局限性兩方面綜合分析,具體如下:
核心優勢
反應,響應速度快
尿素在 350-650℃的高溫環境下,熱解反應可在 10 秒內完成,能快速生成氨氣(NH?)和二氧化碳(CO?),對機組負荷變化的適應性強,尤其適合需要快速調節氨氣供應量的場景(如電廠機組啟停、負荷波動時)。
安全性,無需高壓設備
尿素溶液屬于非易燃易爆物質,熱解過程在常壓下進行,無需壓力容器或特殊防爆設計,相比氨水儲存(易揮發、有腐蝕性)或液氨運輸(高壓、劇毒),能大幅降低安全風險,對設備和操作環境的要求更寬松。
尿素熱解爐系統的組成
系統概述。尿素熱解系統包括計量分配模塊、電加熱器、絕熱分解室、尿素溶液噴射器等。尿素溶液經由計量與分配裝置、尿素溶液噴射器等進入絕熱分解室,與電加熱器出口的高溫稀釋空氣(500~600℃)混合并分解,生成NH3、H2O和CO2,分解后的混合均勻產物送往an噴射系統。熱解爐后的an氣輸送管道將保溫,尿素噴射系統前的溫度不低于300℃。
尿素熱解爐的脫硝效率(本質是其生成氨氣的穩定性和轉化率,進而影響 SCR 反應器的脫硝效果)受多種因素綜合影響,主要可分為熱解反應條件、設備設計參數及系統運行控制三大類,具體如下:
熱解反應核心條件
反應溫度
溫度是影響尿素熱解的關鍵因素:尿素在 350-650℃時能分解為 NH?和 CO?(反應式:CO(NH2) 2+H2O→2NH3+CO2);
若溫度低于 300℃,尿素易生成三聚氰酸、縮二脲等中間產物,不僅降低 NH?轉化率,還可能導致管道堵塞;
溫度過高(超過 650℃),部分 NH?會被氧化為 NO?(如4NH 3+5O2→4NO+6H2O),反而增加污染物排放,降低脫硝效率。
尿素溶液濃度與質量
濃度通常控制在 50% 左右:濃度過高,溶液黏度大,霧化效果差,熱解不完全;濃度過低,會增加水分蒸發所需熱量,浪費能源,且可能導致熱解爐內溫度波動;
溶液純度:若含有雜質(如氯離子、重金屬),會污染熱解產物,導致 SCR 催化劑中毒,間接降低脫硝效率。
高溫熱風與尿素的混合狀態
熱風溫度與流量:需與尿素溶液流量匹配,確保熱解爐內整體溫度穩定在佳區間(如 350-500℃);若熱風不足,會導致局部溫度過低,引發結晶;
混合均勻性:尿素溶液經噴嘴霧化后,需與高溫熱風充分混合,避免局部溫度偏差。若混合不均,部分液滴未完全熱解,會降低 NH?產量。
影響尿素熱解爐脫硝效率的核心邏輯是:通過控制反應條件(溫度、濃度、混合)、優化設備設計(霧化、流場)、穩定運行參數(負荷、稀釋風),確保尿素轉化為 NH?,且 NH?供應量與 SCR 反應器的 NO?處理需求匹配。實際運行中,需通過自動化控制系統(如 PID 調節)實時監控溫度、流量等參數,減少人為操作誤差,從而保障脫硝效率穩定。
尿素熱解爐的核心性能特點可概括為 “、安全、靈活但成本較高”。其快速響應和高安全性使其在對環保標準嚴格、安全要求高的場景(如城市周邊電廠、垃圾焚燒廠)中具有的優勢;而運行成本和維護需求則推動了技術改進(如低能耗噴嘴、智能溫控系統),以進一步優化其綜合性能。實際應用中,需結合具體工況(如機組規模、熱源條件、環保要求)評估其適用性。
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