【摘要】隨著國家環(huán)保排放要求的日益嚴格，中小型鍋爐SNCR脫硝技術(shù)具有很廣泛的使用優(yōu)點，工業(yè)尿素作為一種安全方便的還原劑，是企業(yè)優(yōu)選的脫硝還原劑之一。

【關(guān)鍵詞】SNCR；尿素；溶解；鍋爐；NOx

NOx是一種主要的大氣污染物質(zhì)，它與碳氫化合物可以在強光作用下造成光學(xué)污染，排放到大氣中的NOx是形成酸雨的主要原因，嚴重危害到生態(tài)環(huán)境。目前，我國已經(jīng)對電廠的NOx排放作出最嚴格的限制，國家和社會對環(huán)境的關(guān)注與保護提高到了首要位置。

我司在廣州、佛山、東莞等地區(qū)的多臺燃煤鍋爐SNCR脫硝項目運行使用已經(jīng)有多年了，其中，大部分采用尿素作為脫硝系統(tǒng)的還原劑，目前運行情況良好，各種污染物排放滿足設(shè)計要求。

本文就尿素溶解技術(shù)在中小型鍋爐上的使用情況進行描述，總結(jié)出相關(guān)的經(jīng)驗，以便參考。

1、SNCR技術(shù)描述

選擇性非催化還原（Selective Non-Catalytic Reduction，以下簡寫為SNCR）技術(shù)是一種成熟的商業(yè)性NOx控制處理技術(shù)。SNCR方法主要在850～1050℃下，將含氮的還原劑噴入煙氣中，將NO還原，生成氮氣和水。其特點是布置于爐膛一定的溫度窗口內(nèi)，不需要加裝催化劑。目前，SNCR技術(shù)常用的還原劑有兩種，第一種是尿素；第二種是氨水。

2、還原劑介紹

以下為兩種常用的還原劑描述：

1）尿素，尿素不易燃燒和爆炸，無色無味，運輸、儲存、使用比較簡單安全；揮發(fā)性比氨水小，在爐膛中的穿透性好；效果相對較好，脫硝效率高，適合于所用類型鍋爐設(shè)備的SNCR脫硝工藝；考慮到大型鍋爐還原劑使用量較大，尿素的溶解操作需要的增加人工成本。特別適用于工廠人流密度大及對安全使用要求嚴格的廠區(qū)。

2）氨水，氨水有惡臭，揮發(fā)性和腐蝕性強，有一定的操作安全要求，但儲存、處理比液氨簡單；由于含有大量的稀釋水，儲存、輸送系統(tǒng)比氨系統(tǒng)要復(fù)雜；噴射剛性，穿透能力比氨氣噴射好，但揮發(fā)性仍然比尿素溶液大，應(yīng)用在噴射器的時候仍然難以深入到大型爐膛的深部，因此一般應(yīng)用在中小型鍋爐上。適用于本廠已經(jīng)存在氨水的化工企業(yè)。

鑒于尿素使用的安全性與方便性，我司SNCR技術(shù)主要采用尿素作為還原劑。

3、尿素特性及溶解性能

尿素是由碳、氮、氧和氫組成的有機化合物，又稱脲（與尿同音）。外觀是白色晶體或粉末。通常尿素分子式表達為：CO（NH2）2，分子量 60.06。CO（NH2）2無色或白色針狀或棒狀結(jié)晶體，工業(yè)尿素或農(nóng)業(yè)尿素商品為白色略帶微紅色固體顆機無臭無味。其真密度為1.335g/cm3。熔點132.7℃。溶于水、醇，不溶于乙醚、氯仿。呈微堿性?？膳c酸作用生成鹽。水溶液加熱時會水解產(chǎn)生氨氣。尿素溶解時吸收熱量242KJ/kg。

尿素溶液濃度主要由環(huán)境溫度確定，尿素溶液儲存濃度為33%，噴射濃度為10%。尿素水溶液結(jié)晶點溫度與濃度對應(yīng)關(guān)系（圖一）：

4、尿素溶解流程

尿素溶解工藝流程如下：

1）、卸車、堆放

袋裝干尿素由汽車運輸?shù)侥蛩卣九?，人工將袋裝尿素卸到電動堆垛車上。然后利用電動堆垛車將袋裝尿素運至干尿素堆放區(qū)。

2）、干尿素溶解

利用電動堆垛車將干尿素運至尿素站的料斗旁，人工開包，將袋裝尿素置入設(shè)有格柵的料斗上。尿素顆粒經(jīng)過格柵從料斗加入位于一層的溶解罐，同時來自蒸汽總管的蒸汽和來自除鹽水總管的水也進入溶解池，溶解池內(nèi)設(shè)有攪拌裝置以加速尿素的溶解。

尿素給料過程固定了每次的尿素給量。來自蒸汽總管的蒸汽和來自自來水總管的水與尿素在溶解池內(nèi)混合，在線檢測蒸汽和水的壓力及流量，通過控制給水量、給汽量配制一定濃度的尿素溶液，同時還設(shè)有密度復(fù)測系統(tǒng)來檢測尿素溶液的密度，進而計算尿素溶液濃度。

3）、尿素溶液儲存

配制好的尿素溶液經(jīng)過濾裝置，由儲料泵送入尿素溶液儲罐，對于高寒地區(qū)，儲罐應(yīng)考慮保暖措施來保持儲罐溫度在20℃以上，保證尿素溶液不結(jié)晶析出。

5、尿素溶解安全性保障

由于尿素溶液具有若腐蝕性，在實際溶解配制過程中應(yīng)有安全防備措施：

1）操作人員應(yīng)佩戴手套做簡單的安全防護，遇到濺射物體應(yīng)及時清洗。

2）尿素溶解過程中會吸收大量的熱量，如果不設(shè)置足夠大量的蒸汽輔助加熱，尿素會出現(xiàn)溶解不完成或再結(jié)晶的情況。根據(jù)現(xiàn)場溶解經(jīng)驗，溶解水應(yīng)保持40℃～50℃，而且要持續(xù)加熱至攪拌結(jié)束或溫度上限。

3）尿素溶解罐應(yīng)設(shè)置液位、溫度報警保護裝置。如液位過低會造成后續(xù)尿素輸送泵空轉(zhuǎn)風險；過高會發(fā)生液體溢出浪費。溫度過低會使尿素溶解不完全；過高會使尿素發(fā)生水解，產(chǎn)出氨氣，嚴重的會造成生產(chǎn)事故，因此，不推薦加熱水溫超過50℃。

4）尿素投料時，應(yīng)在加料口加裝格柵板，以控制落入溶解罐內(nèi)的尿素結(jié)塊大小，降低尿素溶解時間，同時也防止大塊結(jié)晶尿素落水后，水滴濺出傷人。

5）蒸汽加熱管道設(shè)置可靠的閥門，防止蒸汽泄漏事故發(fā)生。

6、結(jié)語

隨著國家對環(huán)境保護工作推行，SNCR脫硝技術(shù)已經(jīng)成為中小型鍋爐的首選脫硝技術(shù)，尿素作為安全可靠的還原劑，必將得到生產(chǎn)企業(yè)的廣泛應(yīng)用。

參考文獻

[1]劉光啟，馬連湘，劉杰.化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.3

作者簡介

丁睿彬（1979-11），男，廣東潮州人，職稱：工程師，學(xué)歷：本科，主要研究方向：環(huán)境工程。