一、??????? 前言
目前許多電廠脫硫采用外購(gòu)液氨或氨水的方法，這存在著以下諸多缺點(diǎn)：
1.????? 氨水屬于?；?，運(yùn)輸、儲(chǔ)存都需要備案。一旦泄露造成危害，損失較大；
2.????? 氨水中的含氨量一般不大于20%，這樣造成運(yùn)輸不便、儲(chǔ)存受限，使購(gòu)買成本增大；
3.????? 氨水在電廠脫硫過(guò)程中使用不便，大量的廢水不能處理，造成廢水污染。
??? 針對(duì)現(xiàn)有脫硫脫硝用氨的缺點(diǎn)，我們開(kāi)發(fā)出了尿素現(xiàn)場(chǎng)制氨新技術(shù)。就是利用固體尿素加熱反應(yīng)得到氨，同時(shí)得到高附加值產(chǎn)品，使全部尿素得到充分利用。其反應(yīng)原理如下：
???????? (NH2)2CO + 催化劑 →產(chǎn)品 + NH3↑
這是一種脫硝用氨的經(jīng)濟(jì)、安全生產(chǎn)方法。
尿素現(xiàn)場(chǎng)制氨新技術(shù)具有節(jié)能減排、經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益好等特點(diǎn)：
（1）尿素為固體，運(yùn)輸儲(chǔ)存方便，不受限制。
（2）尿素原料充分利用：尿素制氨新技術(shù)使尿素的全部元素得到利用，并使產(chǎn)品得到了增值。
（2）節(jié)能減排：反應(yīng)溫度低、能量消耗少，達(dá)到了真正的零排放。
（3）提高了用氨安全性：產(chǎn)生的氨直接用于脫硫脫硝，不用儲(chǔ)存，降低了運(yùn)輸、儲(chǔ)存和使用液氨或氨水所帶來(lái)的安全風(fēng)險(xiǎn)。
（4）經(jīng)濟(jì)效益高：生產(chǎn)的氨氣直接用于脫硫脫硝，同時(shí)得到高附加值產(chǎn)品。
本技術(shù)不影響現(xiàn)有發(fā)電及脫硫脫硝的正常運(yùn)行。
從2014年1月1日開(kāi)始，重點(diǎn)地區(qū)所有火電投運(yùn)機(jī)組NOx排放量要達(dá)到100mg/ m3，而非重點(diǎn)地區(qū)2003年以前投產(chǎn)的機(jī)組達(dá)到200mg/ m3。
在眾多脫硝技術(shù)中，選擇性催化還原法（SCR）是脫硝效率最高，也是最為成熟的脫硝技術(shù)，該技術(shù)脫硝效率一般可達(dá)80%～90%，氮氧化物排放濃度可降至100mg/m3左右。SCR的技術(shù)原理是還原劑氨（NH3）在催化劑存在下，選擇性地與NOx反應(yīng)生成N2和H2O。
氨的來(lái)源一般有氨水、液氨、尿素三種形態(tài)。
A、氨水制氨法
氨水法較液氨法安全，但其運(yùn)輸體積大，運(yùn)輸成本較液氨高。
B、液氨法
液氨屬于易燃易爆危險(xiǎn)品，10噸以上儲(chǔ)存量即為重大危險(xiǎn)源，必須有嚴(yán)格的安全保障和防火措施,其運(yùn)輸、存儲(chǔ)涉及到國(guó)家和當(dāng)?shù)氐姆ㄒ?guī)及勞動(dòng)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。凡用液氨作為脫硝還原劑的電廠，其占地面積就要擴(kuò)大，一般適用于新建電廠。
C、尿素法
尿素易于運(yùn)輸和保存、無(wú)毒性，在脫硝中得到了比較廣泛的應(yīng)用。
表1、SCR脫硝工藝、還原劑的比選
?
項(xiàng)目 | 液氨 | 氨水 | 尿素 |
技術(shù)水平 | 成熟 | 成熟 | 成熟 |
原料來(lái)源 | 方便 | 不方便 | 很方便 |
占地面積 | 較大（要考慮安全距離） | 大 | 小 |
安全性 | 很危險(xiǎn) | 危險(xiǎn) | 最安全 |
系統(tǒng)復(fù)雜性 | 最簡(jiǎn)單 | 簡(jiǎn)單 | 復(fù)雜 |
設(shè)備投資 | 高 | 中 | 無(wú) |
運(yùn)行耗能成本 | 高 | 中 | 低 |
安全管理費(fèi)用 | 無(wú) | 中 | 高 |
風(fēng)險(xiǎn)費(fèi)用 | 無(wú) | 中 | 高 |
綜上所述：
A、液氨、尿素作為還原劑用于煙氣脫硝中，可以得到相似的脫硝效果；
B、液氨由于其危險(xiǎn)性，在廠內(nèi)構(gòu)成重大危險(xiǎn)源，在廠外運(yùn)輸中對(duì)社區(qū)和環(huán)境構(gòu)成流動(dòng)危險(xiǎn)源，在安全方面具有特殊的要求，隨著安全和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)管理的加強(qiáng)，液氨的綜合成本也比較高；
C、從安全和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)角度看，尿素是火電廠脫硝工藝中最安全可靠的還原劑。
D、從脫硝SCR工藝還原劑的比選可以看出，尿素是比較好的脫硝還原劑。
現(xiàn)有尿素制氨通常有兩種工藝：熱解法和水解法。
二、現(xiàn)有尿素制氨技術(shù)
現(xiàn)有尿素制氨工藝又細(xì)分為熱解法和水解法。
熱解法：將氣體燃料（或柴油）與熱煙氣或預(yù)熱的助燃空氣一起送入熱解室（又稱混合燃燒室），再將配好的高濃度（40%～50%）尿素溶液噴進(jìn)熱解室進(jìn)行反應(yīng)生成氨氣。水解法與熱解法的化學(xué)反應(yīng)原理是一樣的，如下式所示：
???????????????? (NH2)2CO + H2O→CO2↑+ 2NH3↑
?? 在上述反應(yīng)中，大約50%質(zhì)量的尿素是以無(wú)用的二氧化碳CO2形式而排放，因此，在現(xiàn)有的尿素制氨技術(shù)中，只利用了占尿素質(zhì)量50%的氨部分，而碳氧成分是以無(wú)用的二氧化碳CO2形式而放出的。
而且，現(xiàn)有尿素制氨工藝的反應(yīng)溫度高達(dá)600℃，需要消耗大量燃料油或電能，不利于節(jié)能減排?，F(xiàn)有尿素制氨技術(shù)的投資與運(yùn)行費(fèi)用如表5。
?
?????? ??(NH2)2CO + 催化劑→產(chǎn)品 + NH3↑
這是一種脫硝用氨的經(jīng)濟(jì)、安全生產(chǎn)方法。
在尿素制氨新技術(shù)中，尿素全部轉(zhuǎn)化成了產(chǎn)品并得到了增值；而傳統(tǒng)尿素制氨中有50%的尿素轉(zhuǎn)化成了無(wú)用的CO2。
再者，傳統(tǒng)尿素制氨技術(shù)需要600℃的高溫，用燃油加熱或電加熱，消耗大量能源并釋放大量CO2；而新技術(shù)只需要200℃左右的反應(yīng)溫度，節(jié)約大量能源。
