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SCR還原劑一般有液氨,、氨水和尿素三種類型。  1.液氨的特性 無水氨,，又名液氨，為無色氣體,，有刺激性惡臭味,，分子式NH?，為危險品,。液氨通常以加壓液化的方式儲存,，液氨轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)時會膨脹850倍，并形成氨云,。液氨泄漏到空氣中時,，會與空氣中的水形成云狀物，不易擴散,，會對附近人身安全造成危害,。 氨蒸汽與空氣混合物爆炸極限為16%～25%(最易引燃濃度為17%),，氨和空氣混合物達到上述濃度范圍時遇明火會燃燒和爆炸，如有油類或其他可燃性物質(zhì)存在時,，危險性更高,。液氨泄漏時，會對人身安全造成相當(dāng)程度的危害,。人長期暴露在氨氣中,，會對肺造成損傷，導(dǎo)致支氣管炎,；直接與氨接觸會刺激皮膚,，灼傷眼睛，造成暫時或永久失明,，并導(dǎo)致頭痛,、惡心、嘔吐等,，嚴重時會導(dǎo)致死亡,。 2.液氨為還原劑的SCR脫硝工藝 利用液氨為還原劑的SCR脫硝系統(tǒng)由催化劑反應(yīng)器、氨儲存和供應(yīng)系統(tǒng),、氨噴射系統(tǒng)及相關(guān)的測試控制系統(tǒng)等組成,，如圖5所示。 液氨由液氨槽車運送至液氨儲罐,，液氨儲罐輸出的液氨在氨蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)為氦氣,，氦氣經(jīng)加熱至常溫后送至氨緩沖罐備用。氨緩沖罐中的氨氣經(jīng)調(diào)壓閥減壓后,，與稀釋風(fēng)機的空氣混合成氨氣含量為5%(體積分數(shù))的混合氣體,，通過噴氨格柵的噴嘴噴入煙氣，然后氨氣與NO?在催化劑的作用下發(fā)生氧化還原反應(yīng),，生成N?和H?O,。 3. 氨儲存和供應(yīng)系統(tǒng) 氨儲存和供應(yīng)系統(tǒng)主要包括液氨卸料壓縮機、液氨儲罐,、液氨蒸發(fā)器,、氨氣緩沖槽及氨氣稀釋槽、廢水泵,、廢水池等,。 液氨的供應(yīng)由液氨槽車運送，利用液氨卸料壓縮機將液氨由槽車輸入液氨儲罐內(nèi),，儲罐輸出的液氨在液氨蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)為氨氣,，經(jīng)氨氣緩沖槽送至脫硝系統(tǒng)。若突發(fā)事故,，系統(tǒng)緊急排放的氨氣則導(dǎo)入氨氣稀釋槽中,，經(jīng)水的吸收排入廢水池,，再經(jīng)由廢水泵送至廢水處理廠處理，如圖6所示,。 1. 尿素的特性 尿素是白色顆粒或結(jié)晶狀的固體化合物,，分子式為CO(NH?)2,，相對分子質(zhì)量為56，含氮量通常大于46%,，吸濕性較強,，易溶于水，水溶液成中性,，可作為化肥和其他工業(yè)原料,。與液氨和氨水相比，尿素是無毒,、無害的化學(xué)品,，便于運輸和在儲存，可以避免在儲存,、管路及泄漏時造成危害,。 與液氨不同，利用尿素作為脫硝還原劑時需要利用專門的設(shè)備將尿素轉(zhuǎn)化為氨,，然后輸送至SCR反應(yīng)器,。尿素制氨方法主要有水解法和熱解法兩種。 2. 尿素制氨工藝 (1)尿素水解法制氨工藝,。典型的尿素水解制氨系統(tǒng)如圖7所示,。 尿素水解制氨系統(tǒng)主要設(shè)備有尿素溶解罐,、尿素溶解泵,、尿素溶液儲罐、尿素溶液給料泵及尿素水解制氨模塊等,。尿素顆粒加入溶解罐,，用除鹽水將其溶解成質(zhì)量分數(shù)約為50%的尿素溶液，通過溶解泵輸送到儲罐,。之后尿素溶液經(jīng)給料泵,、計量與分配裝置進入尿素水解制氨反應(yīng)器，把尿素水解成NH?,、H?O和CO?,，產(chǎn)物經(jīng)由氨噴射系統(tǒng)進入SCR脫硝系統(tǒng)。其化學(xué)反應(yīng)式為： CO(NH?)?+H?O?NH?-COO-NH? ?2NH?↑+CO?↑ 水解器內(nèi)的尿素溶液濃度為40%～50%,，氣液兩相平衡體系的壓力約為0.48～0.60MPa,，溫度約為150～170℃,。飽和蒸汽通過盤管的方式進入水解器，飽和蒸汽不與尿素溶液混合,，通過盤管回流,，冷凝水由疏水箱、疏水泵回收,。該反應(yīng)是尿素生產(chǎn)的逆反應(yīng),，反應(yīng)速率是溫度和濃度的函數(shù)，反應(yīng)所需熱量由電廠輔助蒸汽或電加熱提供,。 (2)尿素?zé)峤夥ㄖ瓢惫に?。典型尿素?zé)峤庵瓢毕到y(tǒng)如圖8所示。 儲存于儲倉的尿素顆粒由螺旋給料機輸送到溶解罐,，用去離子水溶解成質(zhì)量分數(shù)約為50%的尿素溶液,，通過給料泵輸送到儲罐；之后尿素溶液經(jīng)給料泵,、計量與分配裝置,、霧化噴嘴等進入高溫分解室，在350~650℃下分解生成NH?,、H?O和CO?,，分解產(chǎn)物經(jīng)氨噴射系統(tǒng)進入SCR系統(tǒng)。其化學(xué)反應(yīng)式為： CO (NH?)? →NH?+HNCO (1) HNCO +H?O →NH?+ CO? (2) 根據(jù)化學(xué)動力學(xué)分析,，式(12-2)所示反應(yīng)需要在催化劑條件下才能發(fā)生,。但一般熱解工藝中，熱解爐內(nèi)沒有設(shè)置催化劑,。因此,，在熱解室內(nèi)只進行式(1)所示反應(yīng)，式(2)反應(yīng)會在SCR反應(yīng)器中進行,。這會降低NH?產(chǎn)量,，增加尿素消耗量。 尿素?zé)峤庵瓢毕到y(tǒng)主要由尿素裝卸和儲存系統(tǒng),、尿素溶解和混合系統(tǒng),、尿素溶液儲存系統(tǒng)等構(gòu)成。 氨水為危險品,，用于脫硝工藝的還原劑通常采用濃度為20%～29%的氨水，較液氨相對安全,。其水溶液呈強堿性和強腐蝕性,。當(dāng)空氣中氨氣在15%～28%范圍內(nèi)時會有爆炸危險。其暴露途徑與液氨類似，對人體有害,。 用氨水作為還原劑時,，可以在安全方面較液氨得到較大改善。氨水儲罐可以設(shè)計成非耐壓型的錐頂罐,，與液氨的耐壓儲罐相比,，可以節(jié)約大量費用。同時由于氨水上方氨蒸汽壓力較液氨低很多,，因此裝運氨水的槽車不會構(gòu)成像液氨那樣的危險,。使用氨水的主要問題是供應(yīng)商提供的氨水是用含鹽水稀釋而來的，將其噴入煙道后,，NaCl,、KCl等鹽類會使催化還原反應(yīng)效率迅速降低。因此,，使用氨水作為脫硝還原劑時,，需要使用一個氨氣提純塔，將氨蒸汽和水分離開來,。氨水提純工藝流程如圖9所示,。 通過改變進入提純塔的氨水流量，可控制供給煙道的NH?的量,。氨氣提純塔得到純凈的氨氣后通過噴射器噴入煙氣中,，在催化劑的作用下NO?與NH?反應(yīng)，產(chǎn)物為N?和H?O,。 在經(jīng)濟性方面,，使用液氮作為原料的系統(tǒng)，只需將液氨蒸發(fā)即可得到氨蒸汽,，而使用尿素作為原料的系統(tǒng)需經(jīng)過熱解或水解得到氨蒸汽,，并產(chǎn)生CO?和H?O等副產(chǎn)品，反應(yīng)器出口處NH?約占22%~28%,。使用液氨的電耗和蒸汽耗量均比使用尿素系統(tǒng)的小,。因此從能耗和物耗的角度分析，尿素系統(tǒng)的運行費用高于液氨系統(tǒng),。同時因尿素產(chǎn)物中水蒸氣的存在,，混合蒸汽在進入混合器前,，為防止水蒸氣的凝結(jié)和高腐蝕性的氨基甲酸銨的形成,，其管材和閥門均需用不銹鋼，且采用伴熱措施,。而液氦系統(tǒng)中,，大部分設(shè)備和管道均可使用碳鋼。這使得尿素系統(tǒng)的初始成本高于液氨系統(tǒng)。 在安全性方面,，從還原劑的輸送及儲存上考慮,，分析管道、儲存罐,、槽車罐等的泄漏事故或交通事故可知,，液氨泄漏出的氨氣要比尿素水溶液或氨水危險性大得多，使用液氨安全防范措施多,，管理投入大,，因此近年來采用尿素作為還原劑的SCR比例大大增加。  |
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