尿素水解法还原剂制备系统说明

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尿素水解法还原剂制备系统说明

1 概述****电厂一期2×330MW供热机组，单台机组BMCR工况下的氨耗量为~200kg/h，现有烟气脱硝还原剂由液氨站提供。现拟新建尿素水解制氨系统，替代原有氨站作为烟气脱硝还原剂的供应系统。
尿素溶液制备及储存系统按照2×330MW机组进行设计。尿素水解区安装2台尿素水解器，单台尿素水解器的出力按照两台炉120%的出力进行设计，即单台水解装置气氨出力为500kg/h，正常运行期间为一用一备。
水解器厂家至少拥有2台及以上脱硝尿素水解制氨装置在300MW及以上机组脱硝系统中的成功应用业绩，且成功运行三年及以上。
2系统说明2.1 系统描述2.1.1溶解系统尿素储存于尿素储存间，配制尿素溶液时，将袋装尿素经自动拆包机，拆包后的尿素经斗提机输送到溶解罐里。用去离子水经蒸汽加热将干尿素溶解成40-50%质量浓度的尿素溶液，再通过尿素溶液溶解泵输送到尿素溶液储罐。加热蒸汽疏水回收至疏水箱。
2.1.2储存系统尿素溶液储存罐里的尿素溶液利用蒸汽加热对其进行保温，温度维持在40~50℃。溶液罐里的尿素溶液通过溶液输送泵持续送至水解反应器，进行水解产生氨气。加热蒸汽疏水回收至疏水箱。
2.1.3水解及流量调节系统尿素溶液经由尿素溶液输送泵进入水解反应器，利用蒸汽对其进行加热水解，水解产生出来的含氨气流经流量调节模块分配后进入氨空气混合器被热的稀释空气稀释后，产生浓度小于5%的氨气进入氨气—烟气混合系统，并由氨喷射系统喷入脱硝系统。
3 主要设备（1）尿素溶解罐
设置2只尿素溶解罐，溶解罐容量不小于20m3，单班配置溶液量满足2台机组满负荷24小时用量。在溶解罐中，用除盐水和干尿素配置制成40~60%的尿素溶液。当尿素溶液温度过低时，蒸汽加热系统启动提供制备饱和尿素溶液所需热量。防止特定浓度下的尿素结晶。加热盘管材料采用SS316不锈钢。溶解罐除设有液位和温度控制系统外，还采用尿素溶液溶解泵将尿素溶液从储罐底部向侧部进行循环，使尿素溶液更好地溶解混合，溶解泵循环管道上设置密度计。
溶解罐由304L不锈钢制造，罐体保温。
（2）尿素溶液储罐
尿素溶液经由尿素溶液溶解泵进入尿素溶液储罐。设置2只尿素溶液储罐，每只容量不小于250m3，总容量满足两台机组满负荷运行7天（每天24小时）用量设计。储罐采用304L不锈钢制造，加热盘管材料采用SS316不锈钢。储罐为立式平底结构，装有液面、温度显示仪、人孔、梯子、通风孔及蒸汽加热装置（保证溶液温度高于结晶温度8℃）等。储罐基础为混凝土结构。
设置尿素溶液管道伴热系统，尿素溶液管道由伴热电缆进行伴热。
（3）尿素溶液溶解泵
每个溶解罐设置两台尿素溶液溶解泵，一运一备，共四台尿素溶解泵。尿素在溶解罐中溶解时，利用溶解泵和循环管道将尿素溶液打循环，以获得好的溶解和混合效果。待尿素溶液配置成需要的浓度后，通过溶解泵将尿素溶液输送到尿素溶液储罐。
（4）尿素溶液输送泵
共设置二台尿素溶液输送泵，一运一备。尿素溶液输送泵用于将尿素溶液储罐里的尿素溶液输送到水解器。单台泵的出力为2台机组100％BMCR工况下气氨耗量的尿素溶液，泵采用离心泵、并配置过滤器。
（5）尿素水解器模块
设置二台水解器一用一备，每台水解器的容量为2台机组BMCR工况下供氨量的120％，即每台水解器产氨量为500Kg/h。
浓度约40-60%的尿素溶液被输送到尿素水解反应器内，饱和蒸汽通过盘管的方式进入水解反应器，饱和蒸汽不与尿素溶液混合，通过盘管回流，冷凝水由疏水箱、疏水泵回收。水解反应器内的尿素溶液浓度可达到40～60%，气液两相平衡体系的压力约为0.4～0.6MPa，温度约为130～160℃。水解反应器中产生出来的含氨气体与热的稀释风在氨气-空气混合器处稀释，最后进入氨气－烟气混合系统。
水解反应器材质采用316L不锈钢，不需要额外添加压缩空气等防腐措施即满足使用需求。
采用撬装模块化供货，撬装模块需要集成与水解器本体相连的所有阀门、管道、仪表及电伴热控制系统等。所有与尿素溶液和产品气接触的阀门及执行机构均采用进口品牌，采用尿素系列专用阀，水解器模块上所有尿素溶液和氨气管线均需要设置电伴热系统，其电伴热系统需要集中显示在电伴热控制柜上显示。尿素水解器模块上重要的阀门及仪表需采用柔性保温套以便检修拆卸及恢复。
水解反应器系统正常运行时无贫液返回。水解反应器模块须设置4级安全保护措施（包括但不限于关断蒸汽输入、泄放水解器内气相压力、泄放水解器内液相溶液、安全阀起跳、爆破片爆破等）。
水解器撬装模块上集成氨气管道自动清洗吹扫装置，其集成的水解器温度、压力、液位测点需设置冗余，压力、液位测量仪表采用进口品牌。
水解反应器本体集成氨气缓冲空间，不得单独设立缓冲罐，不得添加药剂（含催化剂）其反应速率亦能跟上机组负荷的变化。
（6）氨气计量模块
本工程每台机组设置一套氨气计量模块，氨气计量模块对进入SCR反应器的氨气流量进行调节，以满足脱硝装置在锅炉35%BMCR～100%BMCR之间任何负荷运行的要求。氨气调节模块需设置电伴热系统并撬装供货，流量调节模块需包含自动关断阀、调节阀组、质量流量计、温度测点、保温伴热系统并成撬供货。

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4 尿素制氨系统耗量表（2台炉BMCR工况）

序号	类别	参数	耗量	备注
1	除盐水	≤1.6MPa,常温	3t	仅单台水解器首次启动时需要
			30t	首次配制溶液用量，正常运行时可改用疏水
2	电	380V	~150KWH	还原剂制备及水解系统
3	压缩空气	仪用，1.0MPa,常温	0.6Nm3/min	含水解器耗量
4	蒸汽	0.8~1.0MPa (P)， 温度≥180℃	2.5t/h	尿素溶解、水解、保温、伴热平均耗量
			12 t/h	尿素车间最大耗量
5	尿素颗粒耗量	GB2440,工业级	925kg/h	两台机组

5 尿素制氨系统设备一览表

序号	名称	规格型号、材质	单位	数量	厂家	备注
1	稀释风机	风量5500Nm3/h，风压6000Pa,功率37KW	套	2x2	国产优质
2	氨气空气混合器	出力：风量2250Nm3/h,氨量125kg/h,材质：316L	套	2x2	国产优质
3	尿素颗粒斗提机	Q=20t/h,电机功率	套	2
4	尿素溶解罐	V=20m3，304L，盘管316L	套	2	国产优质	含盘管加热器
5	溶解罐搅拌器	N＝4kW，轴及浆叶材质316L	套	2	国产优质
6	溶解罐排气扇	玻璃钢材质	台	2
7	尿素溶液储罐	V=250m3，304L，盘管316L	套	2	国产优质	含盘管加热器
8	尿素溶解泵	Q＝35m3/h，H=30m，304L，电机功率：15KW	台	4	国产优质
9	溶液输送泵	Q＝8.5m3/h，H=100m，304L,电机功率37KW	台	2	国产优质
10	尿素水解器模块	氨气出力500kg/h 316L材质	套	2	国产优质	具体配置详见附表6
11	氨气流量调节模块	每套供一台机组的两台SCR反应器 316L材质	套	2		具体配置详见附表7
12	废水泵	Q＝25m3/h，H=30m，304	台	2	国产优质
13	疏水箱	V＝20m3，304材质	套	1	国产优质
14	疏水泵	Q＝20m3/h，H=40m，304材质	台	2	国产优质	水温90℃
15	压缩空气储罐	V=2m3，碳钢	套	1	国产优质	带安全阀
16	减温减压装置		套	1	国产优质	含增压泵
17	电动葫芦	2t，电机防爆	套	2	国产优质	水解反应器检修用
18	工艺阀门	20#、304、304L、316L 材质	套	1	国产优质
19	工艺管线及其附件	20#、304、304L、316L 材质	套	1	国产优质
20	反应器区风管道改造	20#	套	1x2	国产优质
21	洗眼器	材质：不锈钢	套	1

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6尿素水解器模块设备配置清单（每套）

序号	类别名称	单位	数量	材质	备注
1	反应器本体（压力容器）	台	1	316L	GB151 GB150 TSG0004-2009
2	尿素溶液进料调节阀	只	1	304L	防爆
3	蒸汽调节阀	只	1	不锈钢	防爆
4	产品气出口自动阀	只	1	316L	防爆
5	液相卸压阀（自动阀）	只	1	316L	防爆
6	气相泄压阀（自动阀）	只	1	316L	防爆
7	尿素溶液关断阀（自动阀）	只	1	304L	防爆
8	除盐水关断阀（自动阀）	只	1	316L	防爆
9	蒸汽关断阀（自动阀）	只	1	不锈钢	防爆
10	蒸汽吹扫关断阀(自动阀)	只	2	316L	防爆
11	安全阀	只	1	316L
11	爆破装置	套	1	316L	爆破片1用2备
12	蒸汽疏水阀	只	1	不锈钢
13	其他手动阀门	只	54	不锈钢
14	管线	套	1	不锈钢
15	电伴热系统（防爆）	套	1	组合件	产品气管道采用高温MI线
16	阀门配电柜（防爆）	套	1	304
17	电伴热控制柜（防爆）	套	1	304	就地控制盘集中显示、温度报警信号送至DCS系统
18	隔膜式压力传感器	套	2	316L
19	高温型防堵式压力传感器	套	2	316L	带吹扫环
20	导波雷达型液位传感器	台	2	316L	带就地显示
21	热电阻	只	5	316L
22	柔性保温套	套	23	组合件
23	设备和管道的保温层	套	1	硅酸铝 铝皮
24	桥架	套	1	304	厚度2mm
25	防爆绕性管	根	40
26	电缆	批	1
27	穿线管、支吊架等	套	1
28	平台格栅板	套	2
29	撬装模块底撬	套	1

7氨气流量调节模块（每套供一台炉的两个SCR反应器使用）

序号	类别名称	单位	数量	材质	备注
1	自动关断阀	台	1	316L
2	流量调节阀	台	2	316L
3	质量流量计	台	2	316L
4	手动阀门	只	12	316L
5	热电阻	只	1	316L
6	隔膜式压力传感器	只	1	316L
7	电伴热系统（防爆）	套	1	组合件	采用高温MI线
8	柔性保温套	套	6	组合件
9	支吊架	套	1
10	撬装模块底撬	套	1

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8 系统设备电负荷清单

序号	机 械 设 备 名 称	电动机 功率 （kW）	电动机 电压 （V）	数量（台）
				安装	工作	备用
1	斗式提升机	5.5	380	2	2
2	尿素溶解罐搅拌器	4	380	2	2
3	尿素溶解泵	7.5	380	4	2	2
4	溶解车间地坑泵	15	380	2	1	1
5	疏水泵	7.5	380	2	1	1
6	溶液输送泵	2.2	380	2	1	1
7	减温水增压泵	2.2	380	2	1	1
8	溶解罐排风扇	0.25	380	2	1	1
9	电动葫芦（3T）	3+0.4	380	2	2
10	水解反应器电伴热	15	380	2	1	1
11	车间管道电伴热	15	380	1	1
12	稀释风机	37	380	2x2	1x2	1x2

9 投资估算由于进口尿素水解反应器价格较高（约1000万/台），约国产尿素水解反应器（约500万/台）的2倍，且根据众多实际工程运行业绩看，国产尿素水解反应器应用稳定、可靠、制氨效果较好，推荐采用国产尿素水解反应器。
本工程尿素水解制氨系统部分及管道改造等投资费用约为2000万元。