王永波張永強叢日強(．北京洛卡環(huán)保技術(shù)有限公司， 北京 000；．沈陽洛卡環(huán)保工程有限公司， 遼寧 沈陽 003)

改進(jìn)型天然氣加熱尿素?zé)峤庵瓢痹赟CR脫硝中的應(yīng)用

王永波1張永強2叢日強1(1．北京洛卡環(huán)保技術(shù)有限公司， 北京 100012；2．沈陽洛卡環(huán)保工程有限公司， 遼寧 沈陽 110013)

由于尿素便于運輸、儲存及安全等特點已廣泛用作脫硝還原劑，而目前的很多項目中使用天然氣為熱源進(jìn)行尿素?zé)峤庵瓢庇糜赟CR脫硝。傳統(tǒng)天然氣加熱器受結(jié)構(gòu)限制存在很多問題，本文分析了傳統(tǒng)天熱氣加熱器存在的問題和介紹一種改進(jìn)型的加熱器。

天然氣加熱器;電加熱器;尿素?zé)峤庵瓢?SCR脫硝

SCR(選擇性催化還原法)脫硝工藝需要還原劑為氨氣，氨氣可直接來源于液氨，也可通過氨水或者尿素間接制備。尿素?zé)峤庵瓢奔夹g(shù)使用無危險的尿素作為還原劑，尿素具有與液氨一樣的脫硝性能，且沒有法規(guī)限制并便于運輸、儲存和使用，所以有了越來越多的應(yīng)用。

1 尿素?zé)峤庵瓢奔夹g(shù)

尿素?zé)峤庵瓢奔夹g(shù)其流程是：首先在溶解系統(tǒng)中將尿素配制成質(zhì)量濃度為40%～50%的尿素溶液，然后將其輸送到尿素溶液儲罐，尿素溶液經(jīng)過高流量循環(huán)裝置后，一部分輸送到計量和分配裝置，最后由噴射器噴入絕熱分解室。熱解室利用經(jīng)電加熱器加熱后的空氣或熱一次風(fēng)進(jìn)行加熱，使霧化的尿素溶液在熱解室里進(jìn)行完全分解，分解產(chǎn)物NH3與稀釋空氣混合后進(jìn)入SCR噴氨系統(tǒng)。

傳統(tǒng)的尿素?zé)峤鉄嵩礊殡娂訜崞?，將熱風(fēng)經(jīng)過電加熱器加熱到600℃左右，進(jìn)入熱解爐將尿素分解為氨氣，但是電加熱器耗電量高，運行費用大，經(jīng)研究，由于天然氣價格低廉，因此為降低脫硝運行費用，天然氣加熱器替代電加熱器用于尿素?zé)峤獗粡V泛接受。

2 天然氣加熱器簡述

(1)傳統(tǒng)天然氣加熱器 傳統(tǒng)利用天然氣作為熱源的熱解室結(jié)構(gòu)見圖1，燃燒器位于熱解室的頂部，與熱解室為一體式結(jié)構(gòu)。流場模擬及實驗表明，當(dāng)采用天然氣或燃油加熱空氣時，如果熱解室與燃燒器一體化設(shè)計，會對熱解室內(nèi)頂部的流場造成很大的影響。通過觀察流場可以發(fā)現(xiàn)，在熱解室上部邊壁部分存在強烈的回流現(xiàn)象，尿素溶液通過噴嘴噴出后會產(chǎn)生向上部流動的可能，見圖2。

在該回流區(qū)形成了一個封閉的區(qū)域，阻止了尿素分解產(chǎn)生的氣體組分的擴散，導(dǎo)致氨氣在這里聚集不能擴散出來，熱解室內(nèi)上部氨氣濃度較高，出口濃度較小。回流雖然增加了尿素溶液在熱解室內(nèi)的分解停留時間，但是也阻止了氨氣的擴散，使?jié)舛确植疾痪?。?dāng)鍋爐負(fù)荷變化時，氨需量隨之變化，噴入的尿素溶液量和需求的熱量也相應(yīng)調(diào)整，助燃風(fēng)和稀釋風(fēng)的風(fēng)量也需要作出相應(yīng)的變化。當(dāng)助燃風(fēng)增大的時候，會抵消回流的負(fù)面效應(yīng)，使熱解室出口氨氣濃度增大；當(dāng)助燃風(fēng)進(jìn)一步增大的時候，回流作用繼續(xù)變小，但是尿素溶液在熱解室內(nèi)的分解停留時間變小，出口氨氣濃度又開始變小。

圖 1

圖2

(2)改進(jìn)型天然氣加熱器 改進(jìn)型天然氣加熱器是將熱解室和燃燒器完全獨立，用熱風(fēng)管道進(jìn)行連接，進(jìn)入熱解室的熱風(fēng)流場不受燃?xì)庳?fù)荷的變化影響，無論助燃風(fēng)和稀釋風(fēng)量的大小如何變化，不會在熱解室內(nèi)產(chǎn)生任何回流現(xiàn)象，能保證熱解室內(nèi)有穩(wěn)定的分解反應(yīng)條件，使尿素?zé)峤夥磻?yīng)充分，避免了在熱解室出口位置有異氰酸的大量生成而發(fā)生堵塞。燃燒器布置在熱解室上游的熱風(fēng)管道上，可充分考慮天然氣設(shè)備設(shè)計環(huán)境要求(比如：防爆條件等)選擇合適的位置安裝，不受熱解室布置位置的限制。

3 改進(jìn)型天然氣加熱器配置

天然氣管路包括手動閥、過濾器、流量計、壓力表、減壓閥、壓力表、壓力變送器、電磁閥、點火手動閥、點火電磁閥、天然氣主路電磁閥、電動調(diào)節(jié)閥。天燃?xì)馊紵鞅倔w上包括探火針、點火針、燃燒器、爐體、熱電偶等裝置。此裝置以出口溫度為目標(biāo)，PLC可自動完成大小火調(diào)整(根據(jù)需要燃?xì)忾y自動調(diào)節(jié)開度大小，根據(jù)燃?xì)忾y開度助燃風(fēng)即無塵冷風(fēng)的調(diào)節(jié)閥也會自動調(diào)節(jié)開度，保證燃燒穩(wěn)定，使熱解爐出口溫度始終保持在設(shè)定值左右，調(diào)節(jié)平穩(wěn)、定位準(zhǔn)確。另外，此裝置會根據(jù)檢測自動切斷保護(hù)。例如，如果設(shè)備滅火則探火針探火失敗，全部閥門就會自動切斷，防止天然氣的泄漏等問題?？傊搜b置運行安全穩(wěn)定，自動化程度較高。

4 結(jié)語

(1)實際工程項目的應(yīng)用結(jié)果表明，改進(jìn)型天然氣加熱器較好的解決了傳統(tǒng)天然氣加熱器存在的布置困難、熱解爐內(nèi)流程分別不均勻等問題。(2)改進(jìn)型天然氣加熱器采用明火加熱，升溫快，比電加熱器具有更好的調(diào)節(jié)性，更能適應(yīng)機組變化負(fù)荷運行的要求，也更適應(yīng)煤質(zhì)變化引起的NOx原始濃度的大幅度變化。(3)根據(jù)實際工程運行指標(biāo)，改進(jìn)后的天然氣加熱器在尿素?zé)峤庵瓢敝羞\行穩(wěn)定、可靠。經(jīng)過核算表明，實例工程的綜合運行費用較電加熱器節(jié)省。

綜上，改進(jìn)型天然氣加熱器用于尿素?zé)峤庵瓢本哂羞\行費用較低、安全可靠等特點，實例工程運行數(shù)據(jù)更加表明天然氣加熱器用于尿素?zé)峤庵瓢奔夹g(shù)是具有較好發(fā)展前景的實用技術(shù)。

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