步应用。

　尿素热解技术介绍

目前国际上应用的尿素热解技术是由美国

Fuel Tech公司设计的 NO xOUT ULTRA ( r)尿素热

解制氨技术。

11　尿素热解原理

尿素的分子式为 CO (NH

)

,亦称脲 ,分子量

60. 06,无色或白色针状或棒状结晶体 ,工业或农

业品为白色略带微红色固体颗粒 ,无臭无味 ,密度

1. 335 g / cm

,熔点 132. 7℃,溶于水、

醇 ,不溶于乙

醚、

氯仿。呈微碱性 ,可与酸作用生成盐。对热不

稳定 ,加热至 150 ～160℃将脱氨成缩二脲 ,若迅
速加热将完全分解为氨气和二氧化碳。

主要反应式 :

CO (NH

)

+ H

O = 2NH

+ CO

12　主要工艺流程

尿素粉末储存于储仓 ,由称重给料机 (或计

量罐 )输送到溶解罐里 ,用除盐水将固体尿素溶
解成 50%的尿素溶液 (需要外部加热 ,溶液温度
保持在 40℃以上 ) ,通过尿素溶液混合泵输送到
尿素溶液储罐 ;尿素溶液经由给料泵、

计量与分配

装置、

雾化喷嘴等进入绝热分解室 ,稀释空气经加

热后也进入分解室。雾化后的尿素液滴在绝热分
解室内分解 ,生成的分解产物为氨气和二氧化碳 ,
分解产物经由氨喷射系统进入脱硝烟道。

热解室利用柴油作为热源 ,来完全分解尿素。

在所要求的温度下 ( 450℃～600℃) ,热解室提供
了足够的停留时间以确保尿素到氨的 100%转
化率。

热解室的容积是依据尿素分解所需的体积来

确定。热空气将通过燃烧器控制装置以维持适当
的尿素分解温度。尿素经过喷射器注入到热空
气 ,尿素的添加量是由 SCR反应器需氨量来决定
的 ,负荷跟踪性将适应锅炉负荷变化要求。系统
在热解室出口处提供空气 /氨气混合物。氨 /空气
混合物中的氨体积含量小于 5%。

13　应用中容易出现的故障现象和应对策略

1311　燃油用量大、运行费用高

尿素热解装置在运行过程中 ,燃油消耗量始

终较大 ,分析其原因主要是稀释风温度低、

流量

大。并且由于系统需氨量大 ,尿素热解吸收较大
的热量 ,需要燃油提供的热量就越多。

在电厂高温的热空气可以取自炉膛、

省煤器

出口和空气预热器一次风 ,比较其品质 ,由于前面
两种热空气含尘量较高 ,容易造成尿素热解炉尾
部管道堵塞 ,选择空气预热器出口一次风是比较
合理的。经过某电厂的实际运用情况证明 ,采用
一次风作为尿素热解炉的稀释风可以节省 1 /3的
燃油 , 4台锅炉每年节省燃油费用高达 400万元。

但由于空气预热器后的一次风依然含有一定

的粉尘 ,脱硝喷氨格栅长期运行后 ,可能会造成局
部的喷嘴堵塞 ,影响脱硝系统效率 ,建议在喷氨格
栅的调节门后增加压缩空气吹扫装置 ,定期对管
道进行吹扫 ,可以消除喷氨格栅喷嘴堵塞的缺陷。

1312　热解炉尾部积物较快

热解炉在使用过程中发生因为底部尾管处尿

素存积过多 ,导致出口风量减少 ,系统供氨量不
够 ,直接造成热解炉停运清理 ,影响脱硝装置的可
靠性。

热解炉尾部沉积物形成的机理比较复杂 ,目

前没有可以查到相关资料。我们对沉积物进行观
察发现 ,沉积物坚硬 ,有气孔 ,成蜂窝状。笔者在
电厂实验室的简陋条件下 ,做了初步实验 ,取得了
一些物理和化学现象 ,供参考。用不锈钢的容器 ,
取一定量的尿素颗粒 ,按照 50%的比例用除盐水
溶解 ,置于电炉上加热 ,溶液沸腾后水分逐渐蒸
发 ,尿素颗粒析出 ,当水分完全蒸发后 ,尿素颗粒
开始溶化 ,随温度的升高 ,尿素熔化后的液体开始
沸腾 (开始热解 ) ,热解出来的气体呈白色的烟
雾 ,随时间的延续 ,熔化的尿素全部热解。又取一
部分尿素用除盐水溶解后继续加热蒸发熔化 ,此
时停止加热 ,尿素熔化后液体急剧冷却 ,变成蜂窝
状的固体 ,此固体的外形和热解炉尾部的沉积物
外形非常一致 ,然后将沉积物重新加热 ,但此物体
并不再熔化 ,随温度的升高 ,在底部发生少许的升
华现象。

根据实验现象和系统因素分析 ,沉积物的形

成主要由于尿素未能热解造成。热解的两个重要
因素是足够的热量和较好的尿素溶液雾化效果。

如果热解炉内热空气的流量低或温度低 ,都

会造成尿素溶液得不到完全热解而在尾部形成沉
积。通过控制热解炉尾部出口混合气体的温度大
于 320℃可以很好地解决此问题。

如果尿素雾化空气品质差 ,雾化空气中含有

油、

水和尘 ,运行时间长后容易堵塞浮子流量计 ,

浮子流量计不报警 ,尿素溶液得不到雾化 ,直接喷
入尿素热解炉 ,影响其热解效果 ,尿素直接沉积到

华北电力技术 　　

NORTH CH INA ELECTR IC POW ER

No. 6

2010