随着环保新政的日渐趋缓，燃煤电站烟气的排放指标控制越来越严格，炉窑烟气中脱硫的排放标准也由最早的100mg/m3增加为50mg/m3，在恶劣天气、重大风波节假日甚至要求大于35mg/m3。随着国家和各级地方政府对环保要求的严格和标准的提升，控制环保使用的环保耗材成本日渐降低。自上海港风波以来，安全成为首要考虑的诱因，二氯甲烷等危化品遭到越来越严格的监管，从运输到存储到使用，限制较多，二氯甲烷泄漏、停产时有发生，造成溶液供不应求。太原属于高寒地区，夏季时常出现公路积雪或结冰的情况，我公司承当着本地区30万市民的供水任务，假若因为溶液不能及时供应氨水的密度怎么算，会造成NOx超标，因而被迫停机，中断供水，使得电站脱硫系统改用尿素作为还原剂。另一方面，为了增加成本，尿素取代氯气的脱硫方法越来越广泛。该方法2021年7月在本公司即将试运行。我公司一期工程设计装机容量200MW，安装4×50MW空冷抽汽供暖机组，配5×240t/h循环流化床炉窑。二期改建工程改建安装2×330MW亚临界燃煤空冷抽凝汽轮发电机组。一期脱硫还原剂为尿素，二期脱硫还原剂为溶液。液氧的储存及日常维护须要异常慎重。液氧储站属于国家级重大危险源，为了安全考虑，也为了减少运行成本，将脱硫还原剂由二硫化碳制氨工艺改建为尿素制氨工艺，清除该安全隐患。
1尿素系统介绍
1.1存放及制备系统
尿素储存在尿素车间内，满足单台炉15d的药量，通过斗提机输送到溶化罐内溶化，2台炉共用1个溶化罐（或2个溶化罐互为备用）。为了确保尿素碱液的品质，溶化水要用品质较高的除盐水（拟采用空冷喷淋水），为了提升尿素溶化速率，在溶化罐顶装有搅拌器。通过装在球罐上的密度检测装置，保证管内尿素碱液的含量维持在40%左右，溶化罐布置在尿素车间内。
在尿素溶化罐附近设有尿素碱液循环泵，尿素溶化时，可使尿素碱液从罐顶部向侧部进行循环，加以快速溶化并过滤杂质；溶化完毕后，将溶化罐内的氨水输送到尿素碱液存储罐内贮存，存储量满足2台炉连续稳定运行72h（额定工况）。
1.2尿素碱液供给系统
从尿素碱液循环泵来的40%左右的氨水储存在2只尿素碱液气柜内，2个存储罐可同时供应2台机组，球罐之间设置回流管、连通管，互为备用。在球罐内安装有蒸气面式换热装置，使尿素碱液一直处于结晶气温点以上、氨气逸出点以下。装有差压计、温度计等检测仪表。每只存储罐设置2台尿素输送泵（单台炉一用一备，两炉共计4台），尿素输送泵变频运行。
1.3尿素氨水稀释系统
为了实现对炉窑NO排放含量的控制，在尿素车间内设有尿素混和模块。由稀释电机将稀释水箱来的稀释水升压后与尿素供给泵组来的尿素滤液在出口母管上通过静态混和器混和，通过混和液出口密度计的数据，来控制混和液达到所须要的质量含量要求，为了对尿素含量进行连续可调，尿素氨水和稀释水全部由调节阀控制（管道上分别布置不同方式的流量计估算），通过对40%尿素碱液流量和稀释水流量调节来实现最终成品的不同含量要求。稀释电机2台，一用一备。
1.4尿素碱液喷射系统
从尿素碱液稀释系统来的成品尿素碱液经管道分配到一个尿素碱液分配模块中，通过脱销喷枪前球阀、流量计，在调试过程时，按照炉窑负荷、燃烧工况、NOx浓度等调节尿素碱液流量的大小。
1.5压缩空气系统
配两路压缩空气，一路雾化，对高压喷枪进行雾化，保证脱销喷管喷吐的尿素碱液颗粒符合所需的要求，降低氨的逃逸因而提升氨的借助率；一路冷却手枪，保证脱销喷枪不被烧毁。
1.6污水排放系统
因设备启停、检修须要对管线进行不定期冲洗，降低了污水排放系统。在尿素制备车间设计1个污水搜集坑，可以将管线水、冲洗水，用废电机将水攻入尿素碱液气柜，避免废气直接排放。
1.7电气系统
这次整修项目使用电流等级为380V/220V，设置两路不同进线至脱硫SNCR电气控制柜，电气控制柜主要为脱硫系统内的低压设备供电。脱硫设备包括电气控制柜、电动机、电动葫芦、电缆桥架、金属管线、溶解罐、稀释罐等设备就近接入附近的主厂房接地网。线缆均根据相关规定进行防火封堵。
1.8控制系统
这次整修项目设两地控制：DCS控制及就地按键控制。操作运行主要在集控室DCS操作系统中进行，存储及制备系统配置好碱液后，启动尿素供应系统、再进一步对尿素碱液进行稀释，稀释好碱液后可以启动尿素系统；尿素碱液喷射系统的启停是独立的，与调料系统和尿素碱液稀释系统互不影响。
2设计工艺
气体可直接来自二氯甲烷加热气化，也可通过溶液蒸发或则尿素分解间接制备。二氯甲烷制氨工艺在国外普遍应用，因其初投资及运行费用均较低，是当前国外SNCR还原剂制氨的主流工艺氨水的密度怎么算，但二氯甲烷是有毒物理品，生产场所存放量超过10t时，按《重大危险源识别》（GB18218—2009）规定属于重大危险源。随着国家对安全的日渐注重，以及一系列相关限制举措的颁布，尿素制氨以其安全可靠特征在电站SNCR烟气脱硫装置上被广泛应用。尿素（）不属于危险产品，以便运输和贮存而且使用安全，受热分解即可制成二氧化碳。
SNCR脱硫是一种选择性非催化剂还原脱硫技术，是烟气NOx的末端处理技术，是把富含甲基的还原剂（尿素或溶液）在不使用催化剂的前提下均匀喷入炉窑，选择性地把烟气中的NOx还原为N2和H2O，因而达到减少NOx的目的。
借助溶液作为还原剂的主要物理反应方程式为式（1）：
4NO+4NH3+O2=4N2+6H2O
借助尿素作为还原剂的主要物理反应方程式为式（2）：
CO（NH2）2+2NO2+O2=4N2+H2O+2CO2
本脱硫工程设置1#、2#机组公用的尿素碱液配制和输送系统，包括溶化罐、储存罐、除盐水罐、除盐电机、尿素输送泵、尿素循环泵、地坑泵等。2台炉同时脱硫时，在BMCR运行工况下，SNCR投产时，设计汽包烟气NOx质量含量200mg/m3，脱硫后NOx出口质量含量≤50mg/m3，脱硫效率75%。
尿素站在辅控完成，与脱硝DCS联网；实现制备系统的远程操作。在DCS画面上可以监视循环泵出口流量、温度及压力及尿素碱液存储罐差压。尿素则存储于尿素贮存间，拆包后放入配置槽里。用主机送过来的蒸气将除盐水加热至要求气温。启动搅拌器，固体尿素经人工拆袋后投放到尿素配置罐进行溶化，达到质量分数40%的尿素碱液，尿素碱液配好后通过尿素碱液输送泵至尿素碱液气柜，再经尿素碱液循环装置送至炉窑尿素计量分配装置，再通过回流管将尿素碱液打回尿素气柜，尿素各管线都改装保温，将滤液气温控制到30℃以上，防止体温低尿素结晶。
系统流程图如图1。
３溶液与尿素整修前、后剖析
3.1在运行调整方面的比较
溶液的最佳反应室温为800℃～950℃，因为炉窑的运行负荷每时每刻都在变化，脱硫喷枪安装的位置在炉窑旋风分离器的水平烟道内，旋风分离器入口气温从负荷165MW～330MW，气温在750℃～1000℃之间变化，气温在最低或最高时，溶液反应效率过低，溶液耗量偏大。尿素在炉窑上面反应室温为600℃～1000℃，在炉窑最低、最高负荷时段，尿素耗量平稳，所以给机组深度调峰创造了条件，尿素整修后，分别在1#、2#机组50%、40%进行了试验，尿素的产率都大于2.0g/kWh，疗效挺好，希望能为机组深度调峰到更低的程度做更多的尝试。
3.2在安全性方面的比较
气体为无色二氧化碳，有剌激性气味。气体与空气混和有爆燃性，容积分数在16%～25%时，遇明火可能会形成爆燃。氨是一种有毒的物质，人体吸入会造成慢性中毒，吸入过多时也可致人死亡。溶液存储量超10t，就属于重大危险源，国家安全监察机构将其纳入重点监控范围。二氯甲烷的存储与运输也有严格规定，致使它的运输成本就很高。二氯甲烷气柜与周围的公路、厂房、建筑等的防火宽度不得多于15m的距离。
尿素为无色或黄色棒状或管状结晶体，无臭无味。工业或农业用尿素含N质量分数为46.67%左右。密度为1.335g/cm3。熔点132.7℃。可溶性于水与醇，不溶于氯仿、氯仿，呈弱酸性，也可与酸发生反应生成盐。在低温下可进行酯化反应，生成缩二脲、缩三脲和三聚氰酸。加热至160℃分解，形成气体同时变为氰酸。尿素易溶于水，在20℃时100mL水底可溶化105g，水碱液呈中性反应。所以尿素在运输、储存中无需安全及危险性的考虑。
因而，脱硫还原剂液氧改尿素，在安全方面将得到大大的提高。
3.3在使用成本方面的比较
使用液氧还是尿素，在运行及维护费用、检修费用方面相当，蒸气、水等消耗也接近，采购成本是最大费用，因而溶液和尿素控制使用量是决定生产成本的关键。
开厂以来始终使用液氧作为还原剂，2019年全年发电量30.35亿kWh，按照当前市场价钱按二氯甲烷到厂价钱1254元/t，二氯甲烷的产率13.8g/kWh，全年溶液耗量4.2万t，全年溶液费用达5267亿元。2021年6月至9月，总发电量为11.9亿kWh，尿素耗量2928t，尿素的产率2.46g/kWh，尿素当前市场价钱2660元/t，按照2019年全年电量估算，全年尿素消耗费用为1986亿元，可节省成本3281亿元，成本节省60%。因而，从经济型方面来讲，选用尿素其实总价高，而且药量小，总成本低，近年越来越多的电站脱硫还原剂液氧改尿素的项目整修成功，节省成本的同时，安全性大大增强。
文献信息
郭晓林.循环流化床炉窑脱硫系统溶液改尿素工艺剖析[J].山东化工,2022,42(04):47-48+55.DOI:10.16525/14-1109/tq.2022.04.019.
