项目地点与法规:如果电厂位于城市或对环境安全要求极高的地区,尿素几乎是唯一的选择。偏远地区则可以选择氨水。
还原剂的获取与成本:如果工厂附近有便宜的液氨或氨水来源,氨水的经济性优势会非常明显。如果尿素原料(化肥)更容易获得且便宜,则会倾向于尿素。
初始投资与运行成本:预算紧张且追求低运行成本,可选氨水。如果愿意接受较高的前期投资和运行费用来换取绝对的安全,则选尿素。
技术成熟度与运维能力:氨水系统需要专业的安全管理和运维团队,而尿素系统虽然复杂,但在安全方面的压力小得多。
要经济高效,选氨水;要绝对安全,选尿素。
在现代烟气脱硝领域,两种技术都非常成熟。尿素因其卓越的安全性,在新建项目,特别是城市和工业领域中的应用越来越广泛。而氨水则在传统大型电力行业,尤其是具备条件的电厂中,依然保持着成本优势。

下面从几个方面进行详细对比:
氨水:通常更经济,反应效率稍高,但因为其毒性和危险性,在运输、储存和安全方面的要求非常严格,通常适用于厂区附近有稳定氨源(如化工厂、化肥厂)或对安全风险可控的大型电厂。
尿素:无毒、无危险性,运输和储存非常安全方便,但系统更复杂,运营成本通常更高。它适用于城市、人口密集区或对安全有极高要求的场所。
| 对比项目 | 氨水 | 尿素 |
|---|---|---|
| 物理化学性质 | 氨的水溶液(通常浓度为20%-25%),有强烈的刺激性气味。 | 固体颗?;蚍勰?,无毒、无味、无危险性。使用时需溶解成尿素溶液(通常为40%-50%)。 |
| 安全性 | 高危险性。 ??有毒:挥发出来的氨气对人体有害。 ??易爆:与空气混合在一定浓度下可能爆炸。 ??腐蚀性:对铜、锌等金属有腐蚀性。 |
非常安全。 ? 无毒、不易燃、不爆炸。 ? 被归类为化学品,但实际上是常见的化肥,安全性极高。 |
| 运输与储存 | 要求高。 ? 需要压力容器或常压密闭储罐,并有水喷淋等安全措施。 ? 运输受危化品法规严格管制。 |
要求低。 ? 袋装或散装于普通仓库即可。 ? 运输按普通货物处理,方便且成本低。 |
| 系统流程与成本 | 相对简单。 ? 可以直接蒸发或喷入烟气,系统设备较少。 ??初始投资较低。 ? 还原剂本身(按纯氨计)价格通常比尿素便宜。 |
相对复杂。 ? 需要热解炉或水解反应器,将尿素溶液加热分解成氨气和二氧化碳,然后才能使用。 ? 需要额外的能量消耗(燃料、蒸汽)。 ??初始投资和运营成本通常更高。 |
| 脱硝性能 | 略优。 ? 反应速度快,脱硝效率高。 ? 在低温条件下适应性稍好。 |
良好。 ? 经过热解/水解后,效果与氨气相当。 ? 如果热解不充分,可能产生副产物(如异氰酸),造成空预器堵塞等问题。 |
| 适用场景 | ? 大型燃煤电厂(尤其是有可靠氨源或远离城区的)。 ? 对运行成本敏感的项目。 ? 有成熟安全管理经验的企业。 |
? 城市垃圾焚烧厂、燃气轮机、工业锅炉。 ? 位于人口密集区的项目。 ? 对安全有严格规定的地区。 ? 没有稳定氨源或不愿管理?;返挠没А?/td> |
还原剂制备区设备:
液氨卸料压缩机、液氨储罐、氨气蒸发槽、氨气缓冲槽、稀释风机、氨气泄漏检测仪、安全喷淋系统等。
或:尿素颗粒储仓、尿素溶解罐、尿素溶液储罐、尿素溶液输送泵、尿素热解炉/水解器及其配套风机、加热器等。
反应区设备:
SCR反应器本体(钢结构、保温、护板)。
催化剂(初装层和备用层)。
吹灰器(声波式或蒸汽/耙式)。
喷氨格栅(AIG)。
烟道、挡板门、膨胀节等。
喷射区设备(对于SNCR或联合法):
高压溶液循环泵、计量分配模块、炉墙喷枪、冷却风系统等。
电气与控制系统设备:
DCS/PLC控制柜:整个脱硝系统的大脑。
CEMS(烟气连续排放监测系统):实时监测入口和出口的NOx、O?、氨逃逸浓度等参数,并将信号反馈给控制系统,以调节喷氨量。
配电柜、仪表、阀门、执行器等。
尿素(CO(NH?)?)
形态:固体颗?;蛉芤海ㄐ枞芙馕?0-50%尿素水溶液使用)。
储存:固体尿素易储存,无挥发性;溶液需防结晶(低温时)。
安全性:无氨泄漏风险,腐蚀性较低,但高温分解可能产生有害中间产物(如异氰酸)。
氨水(NH?OH,含NH?)
形态:液态,通常为20-30%氨的水溶液。
储存:需密闭防挥发,有强烈刺激性气味,对金属和人体有腐蚀性。
安全性:氨泄漏风险高,需严格防护措施。
尿素
需高温分解(通常>160℃)生成NH?和CO?:
CO(NH?)?→NH3+HNCO(异氰酸需进一步水解)
适合SNCR(高温非催化)或SCR(需精确控制分解温度)。
氨水
直接释放NH?参与反应(SCR中更高效):
NH4OH→NH3+H2O
适用于中低温SCR(150-400℃),无需分解步骤。
尿素
SNCR技术:用于锅炉/窑炉等高温环境(900-1100℃)。
SCR技术:需配备尿素热解/水解设备(如电厂脱硝)。
优点:运输储存方便,适合偏远地区。
氨水
SCR技术:直接喷射,响应快,适合连续稳定运行的工业设施。
缺点:需处理氨泄漏风险,储存条件严格。
成本:尿素单位氮成本通常高于氨水,但氨水运输和防护费用更高。
环保:尿素无直接氨排放,但分解能耗高;氨水可能造成二次污染(如氨逃逸)。
尿素系统:需热解炉/水解器等附加设备,投资较高。
氨水系统:直接喷射,设备简单,但需氨气稀释系统。
优先尿素:安全性要求高、高温环境(SNCR)、或储存运输受限的场景。
优先氨水:中低温SCR、追求反应效率、且有完善氨管理设施的场合。
两种还原剂的选择需综合考虑温度条件、安全法规、运行成本及设备复杂度。
]]>SCR(选择性催化还原)脱硝系统的主要设备
SCR(Selective Catalytic Reduction)是一种广泛应用于燃煤电厂、工业锅炉、燃气轮机等领域的脱硝技术,通过向烟气中喷入还原剂(如氨或尿素),在催化剂作用下将NOx还原为N?和H?O。其主要设备包括以下核心部分:
液氨/氨水储罐:储存液态氨或氨水(需符合安全规范)。
尿素溶解与储存系统(尿素-SCR):
尿素溶解罐:将尿素颗粒溶解为尿素溶液(40%~50%浓度)。
尿素储罐:储存制备好的尿素溶液。
蒸发/混合系统(液氨-SCR):将液氨蒸发为气态氨,并与空气混合稀释至安全浓度(通常<5%)。
喷氨格栅(AIG, Ammonia Injection Grid):
多喷嘴设计,确保还原剂均匀喷入烟气中。
通常安装在SCR反应器前的烟道内。
流量控制阀与计量???/strong>:精确调节还原剂喷射量(根据NOx浓度实时反馈)。
反应器壳体:耐高温、耐腐蚀钢结构,内含催化剂层。
催化剂层:
类型:蜂窝式、板式或波纹式催化剂(常用成分为V?O?-WO?/TiO?)。
布置:通常为2~4层,预留备用层以延长使用寿命。
吹灰系统:
声波吹灰器或蒸汽/压缩空气吹灰器,防止催化剂积灰堵塞。
烟道与导流板:确保烟气均匀通过催化剂层,避免偏流。
烟气加热系统(可选):在低温工况下预热烟气至催化剂活性温度(通常280~400℃)。
NOx/O?在线分析仪:实时监测入口/出口NOx浓度。
氨逃逸监测仪:控制过量氨喷射(防止逃逸氨造成污染)。
DCS/PLC控制系统:自动调节喷氨量,优化脱硝效率(目标脱硝率通常>80%)。
稀释风机:为气态氨提供稀释空气。
废水处理系统(尿素-SCR):处理尿素水解产生的废液。
安全设施:氨泄漏检测仪、应急喷淋系统等。
温度窗口:催化剂最佳工作温度(燃煤电厂通常300~400℃)。
空速(SV):烟气在催化剂内的停留时间。
NH?/NOx摩尔比:通??刂圃?.8~1.2,避免氨逃逸。
SCR系统的设备选型和布置需根据具体燃料类型、烟气条件及排放标准优化。
尿素脱硝(Urea-Based Selective Catalytic Reduction,?Urea-SCR)是一种利用尿素溶液作为还原剂,在催化剂作用下将烟气中的氮氧化物(NOx)转化为氮气(N?)和水(H?O)的技术,广泛应用于燃煤电厂、工业锅炉、船舶发动机等领域的尾气处理。其核心设备组成如下:
尿素溶液需分解为**氨气(NH?)**才能参与SCR反应,根据工艺不同分为:
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O
尿素储罐 → 输送泵 → 计量模块 → 喷射器 → 热解/水解 → 氨气混合 → SCR反应器 → 净化烟气
此系统通过精准控制实现高效脱硝,需根据具体工况(如烟气成分、温度)设计设备参数。
尿素溶液的制备:首先,将固体尿素与去离子水混合,制成浓度为40%至50%的尿素溶液。这一步通常在溶解罐中进行,尿素粉末通过螺旋给料机输送到溶解罐里,然后用去离子水溶解。
尿素溶液的储存与供应:制备好的尿素溶液储存在储罐中,储罐通常设有加热装置以保持溶液温度不低于40°C,以确保其流动性。尿素溶液通过供液泵、计量与分配装置输送到雾化喷嘴,然后进入绝热分解器。
尿素溶液的热解:在绝热分解器中,尿素溶液被加热至高温(通常在600℃左右),在此过程中尿素分解生成氨(NH3)、二氧化碳(CO2)和水蒸气。这个过程称为尿素的热解法。
氨气的生成与喷射:分解产生的氨气与稀释空气混合均匀后,通过喷枪喷入SCR反应器中。喷枪通常使用双流体雾化技术,将尿素溶液雾化成微小颗粒,以增加与烟气的接触面积,提高反应效率。
脱硝反应:在SCR反应器中,氨气与烟气中的NOx在催化剂的作用下发生还原反应,生成氮气和水。这一过程主要依赖于催化剂提供的活性位点,使氨与NOx充分反应。
余氨去除与排放:为了防止氨气的逃逸对环境造成影响,需要在SCR系统后设置氨氧化或吸收装置,以去除可能残留的氨气,确保排放的烟气符合环保标准。
系统控制与监测:整个SCR系统由电控单元进行控制,根据烟气流量、催化剂温度和NOx浓度等参数精确计算所需的尿素喷射量,并通过传感器进行实时监测和调整,以确保系统的高效运行。
SCR脱硝技术通过尿素的热解生成氨气,并在催化剂的作用下将NOx还原为无害物质,从而达到减少氮氧化物排放的目的。这种方法相比传统的SNCR技术具有更高的灵活性和效率,并且由于尿素的物理性质较为安全,因此在工业应用中得到了广泛使用。
]]>液氨改尿素技术的应用主要集中在脱硝还原剂的替代上。由于液氨具有易挥发、易燃易爆、有毒有腐蚀等特性,其存储、运输和使用过程中存在较大的安全隐患。相比之下,尿素作为脱硝还原剂,其性质较为稳定,不属于危险产品,运输和储存相对安全,使用过程更加安全。因此,采用尿素替代液氨能够有效降低企业的法律风险,并提高安全性。
在技术路线方面,尿素热解和水解制氨技术是两种主要的工艺方法。尿素热解制氨技术通过高温烟气或电加热器分解尿素溶液,生成NH3、H2O和CO2,而尿素水解制氨技术则通过蒸汽加热尿素溶液使之汽化分解。这两种方法各有优劣,但总体来看,尿素水解制氨技术因其运行稳定性和安全性较好而被广泛采用。
此外,液氨改尿素项目在实施过程中需要进行相应的设备改造,以适应尿素生产的需求。例如,反应器的材质和结构需要满足尿素生产的要求,输送管道和阀门等附件也需要进行相应的更换和调整。这些改造措施确保了生产过程的稳定和安全。
液氨改尿素技术不仅在安全性方面具有显著优势,而且在环保效益和经济效益方面也表现出色。随着技术的不断进步和成本的降低,尿素在脱硝还原剂市场的竞争力将逐渐增强。
]]>尿素溶液的储存和供给:尿素溶液一般以尿素水溶液(AdBlue)的形式供给,并且其储存和供给需要符合相应的规范和要求,以确保系统的正常运行。
尿素热解系统:在SCR烟气脱硝过程中,尿素热解系统的能耗较高,可以通过采用高温烟气换热器代替电加热器来降低运行成本。
尿素溶液储罐:例如,在某台1000MW超超临界机组中,尿素溶液储罐设置有两台,每台容积为135 m3,能够满足BMCR工况下不少于6天的尿素溶液用量需求。
尿素泵的功能:SCR尿素泵的主要功能是精确地计量和输送尿素溶液到排气系统中的SCR催化器,确保尿素溶液以适当的量和压力被喷入排气流中,从而最大化催化还原反应的效率。
综上所述,SCR脱硝系统中尿素的用量不仅取决于具体的工况和设备配置,还需要通过专业的计量和分配装置进行精确控制。
]]>氨水
优点:氨水的生产成本较低,维护量和人工量也较少。此外,氨水适用于温度较低条件下的脱硝,氨水理论热解温度为180℃,适用于烟气温度较低的SCR催化还原系统。
缺点:20%以上氨水属于危险化学品,20%以下氨水不属于危化品。氨水具有多种危险特性,包括易燃、易爆、有毒和腐蚀性等,氨水在储存和使用过程中需要特别注意防火和防爆措施,此外,氨水具有刺激性气味,容易挥发,对皮肤、黏膜和眼睛有刺激作用。
尿素
尿素制氨工艺的主要可分为尿素溶液制备与存储以及尿素分解制氨两部分。根据尿素分解制氨工艺的不同,尿素制氨工艺分为尿素水解工艺和尿素热解工艺。
优点:尿素热解理论温度为350℃,适用于中高温烟气温度的SCR催化还原系统。尿素制氨系统解决了氨水的装卸、运输、储存等过程中的安全问题,安全性和便捷性较高。
缺点:尿素溶解需要人工操作。
其它以前液氨作为强效脱硝还原剂也被经常使用,近年来因其本身具有高度的危险性(液氨需在压力容器中储存和运输,一旦泄漏,会迅速蒸发成气体,对人体健康造成严重威胁,如呼吸道刺激、眼睛烧伤甚至死亡。此外,液氨的泄漏还可能导致环境污染和设备腐蚀问题)已逐步被尿素取代。
所以建议脱硝还原剂用量大的首选尿素作为还原剂,脱硝还原剂用量较小的首选20%以下的氨水作为还原剂。
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