电厂脱硫脱硝用氨的经济安全生产

1、电厂脱硫脱硝用氨的经济安全生产 一、 前言目前许多电厂脱硫采用外购液氨或氨水的方法，这存在着以下诸多缺点：1. 氨水属于危化品，运输、储存都需要备案。一旦泄露造成危害，损失较大；2. 氨水中的含氨量一般不大于20%，这样造成运输不便、储存受限，使购买成本增大；3. 氨水在电厂脱硫过程中使用不便，大量的废水不能处理，造成废水污染。针对现有脱硫脱硝用氨的缺点，我们开发出了尿素现场制氨新技术。就是利用固体尿素加热反应得到氨，同时得到高附加值产品，使全部尿素得到充分利用。其反应原理如下：(nh2)2co + 催化剂 产品 + nh3这是一种脱硝用氨的经济、安全生产方法。尿素现场制氨新技术具有节能减排、

2、经济效益及社会效益好等特点：（1）尿素为固体，运输储存方便，不受限制。（2）尿素原料充分利用：尿素制氨新技术使尿素的全部元素得到利用，并使产品得到了增值。（2）节能减排：反应温度低、能量消耗少，达到了真正的零排放。（3）提高了用氨安全性：产生的氨直接用于脱硫脱硝，不用储存，降低了运输、储存和使用液氨或氨水所带来的安全风险。（4）经济效益高：生产的氨气直接用于脱硫脱硝，同时得到高附加值产品。本技术不影响现有发电及脱硫脱硝的正常运行。从2014年1月1日开始，重点地区所有火电投运机组nox排放量要达到100mg/ m3，而非重点地区2003年以前投产的机组达到200mg/ m3。在众多脱硝技术中，

3、选择性催化还原法（scr）是脱硝效率最高，也是最为成熟的脱硝技术，该技术脱硝效率一般可达80%90%，氮氧化物排放浓度可降至100mg/m3左右。scr的技术原理是还原剂氨（nh3）在催化剂存在下，选择性地与nox反应生成n2和h2o。氨的来源一般有氨水、液氨、尿素三种形态。a、氨水制氨法氨水法较液氨法安全，但其运输体积大，运输成本较液氨高。b、液氨法液氨属于易燃易爆危险品，10吨以上储存量即为重大危险源，必须有严格的安全保障和防火措施,其运输、存储涉及到国家和当地的法规及劳动卫生标准。凡用液氨作为脱硝还原剂的电厂，其占地面积就要扩大，一般适用于新建电厂。c、尿素法尿素易于运输和保存、无毒性，

4、在脱硝中得到了比较广泛的应用。表1、scr脱硝工艺、还原剂的比选项目液氨氨水尿素技术水平成熟成熟成熟原料来源方便不方便很方便占地面积较大（要考虑安全距离）大小安全性很危险危险最安全系统复杂性最简单简单复杂设备投资高中无运行耗能成本高中低安全管理费用无中高风险费用无中高综上所述：a、液氨、尿素作为还原剂用于烟气脱硝中，可以得到相似的脱硝效果；b、液氨由于其危险性，在厂内构成重大危险源，在厂外运输中对社区和环境构成流动危险源，在安全方面具有特殊的要求，随着安全和环境风险管理的加强，液氨的综合成本也比较高；c、从安全和环境风险角度看，尿素是火电厂脱硝工艺中最安全可靠的还原剂。d、从脱硝scr工艺还原

5、剂的比选可以看出，尿素是比较好的脱硝还原剂。现有尿素制氨通常有两种工艺：热解法和水解法。二、现有尿素制氨技术现有尿素制氨工艺又细分为热解法和水解法。热解法：将气体燃料（或柴油）与热烟气或预热的助燃空气一起送入热解室（又称混合燃烧室），再将配好的高浓度（40%50%）尿素溶液喷进热解室进行反应生成氨气。水解法与热解法的化学反应原理是一样的，如下式所示：(nh2)2co + h2oco2+ 2nh3在上述反应中，大约50%质量的尿素是以无用的二氧化碳co2形式而排放，因此，在现有的尿素制氨技术中，只利用了占尿素质量50%的氨部分，而碳氧成分是以无用的二氧化碳co2形式而放出的。而且，现有尿素制氨工

6、艺的反应温度高达600，需要消耗大量燃料油或电能，不利于节能减排。现有尿素制氨技术的投资与运行费用如表5。(nh2)2co + 催化剂产品 + nh3这是一种脱硝用氨的经济、安全生产方法。在尿素制氨新技术中，尿素全部转化成了产品并得到了增值；而传统尿素制氨中有50%的尿素转化成了无用的co2。再者，传统尿素制氨技术需要600的高温，用燃油加热或电加热，消耗大量能源并释放大量co2；而新技术只需要200左右的反应温度，节约大量能源。 实际上，我们的尿素制氨新技术是把现有尿素制氨反应过程中的反应温度从600降低到200左右，这样，不但节约能源，而且不释放二氧化碳，反应过程同时得到高附加值的尿素衍生

7、物，这样制得的氨更加纯净。因此，尿素制氨新工艺具有节能减排、经济效益及社会效益好等特点：（1）尿素原料充分利用：尿素制氨新技术使尿素的全部元素得到利用，并使产品得到了增值。（2）节能减排：反应温度低、能量消耗少，达到了真正的零排放。（3）提高了用氨安全性：产生的氨直接用于脱硫脱硝，不用储存，降低了运输、储存和使用液氨所带来的安全风险。（4）经济效益高：生产的氨气直接用于脱硫脱硝，同时得到高附加值产品。本技术不影响现有发电及脱硫脱硝的正常运行。尿素制氨新装置可在我们工厂制造、调试运行平稳后再运送到电厂，不影响电厂的管理。表2 尿素制氨新技术与传统尿素制氨的技术对比（按1000 kg尿素为原料计）

8、制氨技术传统尿素制氨技术尿素制氨新技术尿素消耗量/ t/h0.551.34尿素浓度/ %50100反应温度/ 600200加热方式燃油或电加热加热电耗/ kw/h650200稀释水/ kg/h400其他产品/ kg800收益 / 元/h1800表4尿素制氨新技术与液氨法、现有尿素制氨法的经济效益简易比较（年产氨2700吨，未考虑节约的运行费用）：制氨方法品名单价元吨年量/吨年价格万元收益万元co2排放量/吨尿素制氨新技术尿素2000120002800+12250气氨25003500875尿素衍生物350090003150液氨法液氨250035008757500现有尿素制氨法尿素20005300

9、106011003900图1 尿素制氨新工艺流程示意图表5设备投资估算(年产氨2700吨)物名材质数量单价/万元总价反应器不锈钢390270加热器不锈钢32060粉碎机不锈钢2510净化釜搪瓷31030分离机衬塑22040包装机2816电气控制60合计486四、尿素制氨新技术的运行模式与效益评价1、本项目在脱硝装置附近建一产氨装置，以固体尿素作原料，生产的氨直接用于脱硝，同时得到用途广泛的尿素衍生物产品。这样，即降低了传统尿素制氨的高运行成本，又可避免外购液氨所带来的运输、贮存等系列问题。、尿素衍生物市场分析尿素衍生物是一系列化工产品的重要原料，以它为原料可以合成数百种重要的产品，可以用于合成

10、新型杀菌消毒剂、水处理剂、油漆涂料、选择性除草剂，还用作尼龙、塑料、聚酯阻燃剂及化妆品添加剂，专用树脂的合成等方面，成为人们日常生活密切相关的精细化学品。目前国内尿素衍生物的生产主要集中在河北、山东两省，有近50家企业从事此类产品生产，年生产量在50万吨以上。除少数几家企业之外，多数企业属于产量低、高污染的小型企业，产品质量较差。因此，目前急需有实力的企业整合先进技术开发这一产品。3、尿素制氨的生产规模与机组脱硝用氨量一致。生产车间建在脱硝装置附近，这样水、电、汽等条件都具备。辅助生产设施主要包括原料库、产品库。六、尿素制氨新技术的营销与运作模式1、为满足环保需要，目前国内烟气脱硝投资项目很多，这些项目需要大量氨。本技术可作为这些项目的配套项目进行专业化运作。2、本项目是将脱硝用氨与尿素深加工生产偶合起来，极大地提高了对环境的保护。尿素反应产生的氨随时用来脱硝，减少氨的存放和泄漏等问题。避免了尿素水解（热解）制氨技术中的二氧化碳排放，减少了对环境的污染。3、本项目生产系统中只存在少量的氨气，而且根据需要定时定量的产生，随时用于脱硝，极大地提高了生产装置的安全性，避免了外购液氨需要运输、储存等一系列安全和环境问题。4、从投资、经济效益和社会效益等多方面来看，该项目是一个很好的投资项目，即能满足脱硝的需要，又能产生很好的经济效益。5