王永波張永強(qiáng)叢日強(qiáng)(．北京洛卡環(huán)保技術(shù)有限公司， 北京 000；．沈陽(yáng)洛卡環(huán)保工程有限公司， 遼寧 沈陽(yáng) 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(qiáng)2叢日強(qiáng)1(1．北京洛卡環(huán)保技術(shù)有限公司， 北京 100012；2．沈陽(yáng)洛卡環(huán)保工程有限公司， 遼寧 沈陽(yáng) 110013)

由于尿素便于運(yùn)輸、儲(chǔ)存及安全等特點(diǎn)已廣泛用作脫硝還原劑，而目前的很多項(xiàng)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(wèn)題，本文分析了傳統(tǒng)天熱氣加熱器存在的問(wèn)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(lái)源于液氨，也可通過(guò)氨水或者尿素間接制備。尿素?zé)峤庵瓢奔夹g(shù)使用無(wú)危險(xiǎn)的尿素作為還原劑，尿素具有與液氨一樣的脫硝性能，且沒(méi)有法規(guī)限制并便于運(yùn)輸、儲(chǔ)存和使用，所以有了越來(lái)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(chǔ)罐，尿素溶液經(jīng)過(guò)高流量循環(huán)裝置后，一部分輸送到計(jì)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(guò)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(yùn)行費(fèi)用大，經(jīng)研究，由于天然氣價(jià)格低廉，因此為降低脫硝運(yùn)行費(fèi)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(jiǎn)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(jiàn)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(chǎng)模擬及實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)采用天然氣或燃油加熱空氣時(shí)，如果熱解室與燃燒器一體化設(shè)計(jì)，會(huì)對(duì)熱解室內(nèi)頂部的流場(chǎng)造成很大的影響。通過(guò)觀察流場(chǎng)可以發(fā)現(xiàn)，在熱解室上部邊壁部分存在強(qiáng)烈的回流現(xiàn)象，尿素溶液通過(guò)噴嘴噴出后會(huì)產(chǎn)生向上部流動(dòng)的可能，見(jiàn)圖2。

在該回流區(qū)形成了一個(gè)封閉的區(qū)域，阻止了尿素分解產(chǎn)生的氣體組分的擴(kuò)散，導(dǎo)致氨氣在這里聚集不能擴(kuò)散出來(lái)，熱解室內(nèi)上部氨氣濃度較高，出口濃度較小?；亓麟m然增加了尿素溶液在熱解室內(nèi)的分解停留時(shí)間，但是也阻止了氨氣的擴(kuò)散，使?jié)舛确植疾痪?。?dāng)鍋爐負(fù)荷變化時(shí)，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(shí)候，會(huì)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(shí)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(shí)間變小，出口氨氣濃度又開(kāi)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(dú)立，用熱風(fēng)管道進(jìn)行連接，進(jìn)入熱解室的熱風(fēng)流場(chǎng)不受燃?xì)庳?fù)荷的變化影響，無(wú)論助燃風(fēng)和稀釋風(fēng)量的大小如何變化，不會(huì)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(jì)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(dòng)閥、過(guò)濾器、流量計(jì)、壓力表、減壓閥、壓力表、壓力變送器、電磁閥、點(diǎn)火手動(dòng)閥、點(diǎn)火電磁閥、天然氣主路電磁閥、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。天燃?xì)馊紵鞅倔w上包括探火針、點(diǎn)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(dòng)完成大小火調(diào)整(根據(jù)需要燃?xì)忾y自動(dòng)調(diào)節(jié)開(kāi)度大小，根據(jù)燃?xì)忾y開(kāi)度助燃風(fēng)即無(wú)塵冷風(fēng)的調(diào)節(jié)閥也會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)開(kāi)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(huì)根據(jù)檢測(cè)自動(dòng)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(huì)自動(dòng)切斷，防止天然氣的泄漏等問(wèn)題?？傊搜b置運(yùn)行安全穩(wěn)定，自動(dòng)化程度較高。

4 結(jié)語(yǔ)

(1)實(shí)際工程項(xiàng)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(wèn)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(jī)組變化負(fù)荷運(yùn)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(shí)際工程運(yùn)行指標(biāo)，改進(jìn)后的天然氣加熱器在尿素?zé)峤庵瓢敝羞\(yùn)行穩(wěn)定、可靠。經(jīng)過(guò)核算表明，實(shí)例工程的綜合運(yùn)行費(fèi)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\(yùn)行費(fèi)用較低、安全可靠等特點(diǎn)，實(shí)例工程運(yùn)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(shí)用技術(shù)。

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