隨著全球經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，煤的開發(fā)利用已經(jīng)給環(huán)境帶來了嚴(yán)重污染，特別是燃煤電廠鍋爐排放大量的硫氧化物和氮氧化物更進(jìn)一步加劇了環(huán)境惡化。我國是以煤炭發(fā)電為主的發(fā)展中國家，隨著發(fā)電行業(yè)的快速發(fā)展，煤炭發(fā)電廠NOx的排放迅速增加。2011年9月21日，《火力發(fā)電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》正式公布。對NOx污染物排放標(biāo)準(zhǔn)提出了更嚴(yán)格的要求。因此，近年來，國內(nèi)火力發(fā)電廠增加了脫硝工程，至今為止脫銷還原劑采用了傳統(tǒng)的液氨制備，現(xiàn)在也有取代更安全的尿素制備的傾向。

目前控制氮氧化物排放的主流技術(shù)主要是選擇性催化還原法(SCR)，SCR的主要反應(yīng)原理是利用還原劑氨在適當(dāng)?shù)臏囟认屡c煙中的NOX反生化學(xué)反應(yīng)，去除煙中的氮氧化物。目前，SCR脫硝系統(tǒng)的還原劑有液氨、氨水和尿素3種。其中最常用的是液氨和尿素。

由于液氨是危險(xiǎn)化學(xué)品越來越嚴(yán)格的監(jiān)督管理，從運(yùn)輸、儲藏、使用有很多嚴(yán)格的限制，而且各地不時(shí)發(fā)生的液氨泄漏和交通事故也使用戶敬而遠(yuǎn)之，在人口密集、飲用水源附近的大城市和地區(qū)，越來越多的發(fā)電站脫硝系統(tǒng)

作為無危制氨原料，尿素具有與液氨相同的脫硝性能，完全無危險(xiǎn)和法規(guī)限制，運(yùn)輸、貯藏和使用方便。本文從還原劑的特性、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、安全等方面分析和比較液氨和尿素作為SCR脫硝系統(tǒng)還原劑。

1、還原劑是液氨和尿素的基本特性

與SCR技術(shù)相比，還原劑(NH3、尿素)在催化劑的作用下，不是被O2氧化，而是被稱為選擇性。

主要反應(yīng)如下:

NO+NO2++2NH3→2N2+3H2

(2)氨氣和空氣形成爆炸性混合物，濃度為16%~----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------明火-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

(3)氨是有毒物質(zhì)，是GB12268--90規(guī)定的危險(xiǎn)品，急性、慢性中毒，嚴(yán)重時(shí)死亡。如果存儲量超過40t，則屬于重大危險(xiǎn)源，納入國家安全監(jiān)測機(jī)構(gòu)的重點(diǎn)監(jiān)測范圍。

(4)液氨的運(yùn)輸和貯藏有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，液氨的運(yùn)輸費(fèi)用很高。液氨儲罐與周圍道路、現(xiàn)場、建筑等防火間隔不得小于15m。

1.2尿素的特性

尿素是白色或淺黃色的晶體，易溶于水，在高溫(3350~650℃)下完全分解為NH3。尿素在運(yùn)輸、貯藏中不需要安全和危險(xiǎn)性的考慮，從本世紀(jì)初開始，尿素應(yīng)用于SCR系統(tǒng)，引領(lǐng)SCR領(lǐng)域的潮流。

2技術(shù)比較

2.1選擇尿素作為SCR系統(tǒng)的還原劑，目前國內(nèi)主要采用尿素?zé)峤夥椒ㄖ谱鱊H3。很少采用尿素水解法。尿素?zé)峤夥ㄊ敲绹�燃料技術(shù)公司特有的制氨方法。

工藝流程為袋裝尿素儲存在干尿素儲存間，由斗式提升機(jī)輸送至溶液罐，用去離子水將干尿素溶解在50~60%質(zhì)量濃度的尿素溶液中，通過尿素溶液給料泵輸送至尿素溶液罐；尿素溶液通過循環(huán)/輸送裝置、計(jì)量和分配裝置、霧化噴嘴等進(jìn)入隔熱分解室，從鍋爐空氣預(yù)熱器中抽取的一次風(fēng)進(jìn)入電加熱裝置加熱后進(jìn)入熱解室。霧化后的尿素液滴隔熱分解室內(nèi)分解，生成SCR脫硝系統(tǒng)所需的還原劑NH3，分解產(chǎn)品通過氨噴射系統(tǒng)(AIG)進(jìn)入煙霧脫硝系統(tǒng)。

還原劑采用尿素?zé)峤夥ㄖ瓢毕到y(tǒng)。干尿素儲藏室、斗式提升機(jī)、尿素溶解罐、尿素溶解泵、尿素溶解罐、循環(huán)/傳輸裝置、計(jì)量和分配裝置、背壓控制閥、絕熱分解室(包括噴射器)、電加熱裝置和控制裝置等。

2.2選擇液氨作為還原劑時(shí)，其工藝流程包括液氨儲存和供給系統(tǒng)、液氨排出壓縮機(jī)、液氨儲存槽、液氨蒸發(fā)槽、氨緩沖槽、氨稀釋槽、廢水泵、廢水池等。液氨的供應(yīng)由液氨槽車運(yùn)輸，利用液氨排出壓縮機(jī)將液氨從槽車輸入液氨槽，槽輸出的液氨在液氨蒸發(fā)槽內(nèi)蒸發(fā)為氨，通過氨緩沖槽輸送脫硝系統(tǒng)。氨系統(tǒng)緊急排出的氨排出到氨稀釋槽中，通過水的吸收排出到廢水池中，用廢水泵送到廢水處理廠進(jìn)行處理。

還原劑采用液氨法制氨系統(tǒng)，包括脫硝劑的貯藏、制備、供統(tǒng)包括液氨排出壓縮機(jī)、氨罐、液氨蒸發(fā)罐、氨緩沖罐、氨吸收罐、廢水泵、廢水池等。該系統(tǒng)提供氨氣脫硝反應(yīng)。

3經(jīng)濟(jì)對比

在前期投資中，液氨系統(tǒng)投資低于尿素系統(tǒng)，但從占地面積來看，由于液氨屬于危險(xiǎn)品，液氨儲罐需要額外的占地面積，尿素系統(tǒng)只需0m2，液氨系統(tǒng)需要3000m2

由于液氨屬于危險(xiǎn)化學(xué)品，在建設(shè)項(xiàng)目安全許可工作的各個(gè)審查階段，要分別通過十?dāng)?shù)個(gè)審查報(bào)告，這些階段耗時(shí)費(fèi)力，將對工期造成重大影響。尿素?zé)峤怏w系在審查、占地面積、工期等各方面都有明顯的優(yōu)勢，成為脫硝還原劑的優(yōu)先事項(xiàng)。

4安全方面

液氨、無色氣體、刺激性惡臭、有毒物質(zhì)、腐蝕性，為GB12268-90規(guī)定的危險(xiǎn)品，危險(xiǎn)編號23003。根據(jù)中國《危險(xiǎn)化學(xué)品名表》(GB12268-90)和《重大危險(xiǎn)源識別》(GB18218-2000)的相關(guān)規(guī)定，液氨、氨水構(gòu)成危險(xiǎn)品，液氨在儲藏場所超過10噸時(shí)構(gòu)成重大危險(xiǎn)源。氨儲存和制備系統(tǒng)應(yīng)遵循相應(yīng)的安全規(guī)范。

與液氨相比，尿素是一種無毒、無害的化學(xué)品，是農(nóng)業(yè)常用的肥料，沒有爆炸的可能性，完全沒有危險(xiǎn)性。尿素在運(yùn)輸、貯藏中不需要考慮安全和危險(xiǎn)性，也不需要緊急程序來確保安全。此外，中國是世界上最大的尿素生產(chǎn)國，可以在附近購買。

結(jié)語

根據(jù)上述分析，液氨和尿素的制備技術(shù)是成熟的技術(shù)，尿素?zé)峤夥�技術(shù)系統(tǒng)初期投資高，設(shè)備復(fù)雜，運(yùn)行費(fèi)用高，占地面積小，審查時(shí)間短，工期短，運(yùn)輸、儲藏安全性高，電廠脫硝系統(tǒng)長期安全運(yùn)行