¿Cuál es la diferencia entre el sistema de hidrólisis de urea y el sistema de amoníaco líquido en una central térmica?
Con el rápido desarrollo de la economía global, el desarrollo y utilización del carbón ha traído una grave contaminación al medio ambiente, en particular, las grandes cantidades de óxidos de azufre y óxidos de nitrógeno emitidos por las calderas de las centrales eléctricas alimentadas con carbón. han agravado aún más la degradación ambiental. Mi país es un país en desarrollo que depende principalmente de la generación de energía a carbón. Con el rápido desarrollo de la industria de generación de energía, las emisiones de NOx de las centrales eléctricas a carbón han aumentado rápidamente. El 21 de septiembre de 2011 se publicaron oficialmente los "Estándares de emisión de contaminantes atmosféricos para centrales térmicas". Se han propuesto requisitos más estrictos para las normas sobre emisiones contaminantes de NOx. Por lo tanto, en los últimos años, las centrales térmicas nacionales han agregado proyectos de desnitrificación. Anteriormente, el agente reductor agotado se preparaba con amoníaco líquido tradicional, pero ahora está siendo reemplazado por una preparación más segura de urea.
La tecnología principal actual para controlar las emisiones de óxido de nitrógeno es principalmente la reducción catalítica selectiva (SCR). El principal principio de reacción de la SCR es utilizar el agente reductor amoníaco para reaccionar con la química de regeneración de NOX en los gases de combustión. Reacción a temperaturas apropiadas para eliminar los óxidos de nitrógeno de los gases de combustión. Actualmente, existen tres agentes reductores en los sistemas de desnitrificación SCR: amoniaco líquido, agua amoniacal y urea. Los más utilizados son el amoníaco líquido y la urea.
Debido a que el amoníaco líquido es una sustancia química peligrosa, está sujeto a una supervisión cada vez más estricta. Existen muchas restricciones estrictas en cuanto a transporte, almacenamiento y uso. Además, de vez en cuando se producen fugas de amoníaco líquido y accidentes de tráfico. El tiempo en varios lugares también hace que los usuarios se mantengan alejados de él. En las grandes ciudades y áreas con densa población y cercanas a fuentes de agua potable, cada vez más sistemas de desnitrificación de plantas de energía están comenzando a utilizar urea segura como agente reductor.
Como materia prima no peligrosa para la producción de amoníaco, la urea tiene el mismo rendimiento de desnitración que el amoníaco líquido. Está completamente libre de peligros y restricciones regulatorias y puede transportarse, almacenarse y utilizarse fácilmente. Este artículo analizará y comparará el amoniaco líquido y la urea como agentes reductores en sistemas de desnitrificación SCR desde aspectos como las características, tecnología, economía y seguridad de los agentes reductores.
1. Las características básicas del agente reductor es amoniaco líquido y urea.
La tecnología SCR comparativa es que el agente reductor (NH3, urea) reacciona selectivamente con los NOx bajo la acción de un catalizador para generar N2 y H2O en lugar de ser oxidado por O2, por eso se le llama "selectivo".
Las principales reacciones son las siguientes:
NO + NO2 + 2NH3→2N2 + 3H2O
4NO + 4NH3 + O2→4N2 + 6H2O
1.1 Características básicas del amoníaco líquido
(1) El amoníaco es un gas incoloro con un olor acre.
(2) El gas amoníaco y el aire formarán una mezcla explosiva. Cuando la concentración es del 16% al 25%, una llama abierta explotará.
(3) El amoníaco es una sustancia tóxica y es un producto peligroso especificado en GB12268-90. Puede causar intoxicación aguda y crónica y, en casos graves, la muerte. Si la capacidad de almacenamiento excede las 40 toneladas, es una fuente de peligro importante y está incluida en el alcance de monitoreo clave de la agencia nacional de supervisión de seguridad.
(4) Existen normas estrictas para el transporte y almacenamiento de amoníaco líquido, lo que hace que el costo de transporte del amoníaco líquido sea muy alto. La distancia de separación contra incendios entre los tanques de almacenamiento de amoníaco líquido y las carreteras, fábricas, edificios, etc. circundantes no será inferior a 15 m.
1.2 Características de la urea
La urea es un cristal blanco o amarillo claro, fácilmente soluble en agua y puede descomponerse completamente en NH3 a altas temperaturas (350 ~ 650 ℃). Dado que la urea no requiere consideraciones de seguridad y riesgo durante el transporte y almacenamiento, la urea se ha utilizado cada vez más en sistemas SCR desde principios de este siglo y gradualmente ha liderado la tendencia en el campo SCR.
2 Comparación técnica
2.1 Seleccionar urea como agente reductor del sistema SCR En la actualidad, el método de pirólisis de urea se utiliza principalmente en China para producir NH3. Rara vez se utiliza la hidrólisis de urea. El método de pirólisis de urea es un método único de producción de amoníaco de American Fuel Technology Company.
El flujo del proceso consiste en que la urea en bolsas se almacena en una sala de almacenamiento de urea seca y se transporta a un tanque de disolución mediante un elevador de cangilones. Se utiliza agua desionizada para disolver la urea seca en una solución de urea con una concentración másica. de 50~60% se transporta al tanque de almacenamiento de solución de urea a través de la bomba de alimentación de solución de urea; la solución de urea ingresa a la cámara de descomposición adiabática a través del dispositivo de circulación/transmisión, dispositivo de medición y distribución, boquilla de atomización, etc., y el El aire primario extraído del precalentador de aire de la caldera ingresa al dispositivo de calentamiento eléctrico para calentar. Luego ingresa a la cámara de pirólisis. Las gotas de urea atomizadas se descomponen en la cámara de descomposición adiabática para generar el agente reductor NH3 requerido por el sistema de desnitración SCR. Los productos de la descomposición ingresan al sistema de desnitración de gases de combustión a través del sistema de inyección de amoníaco (AIG).
El sistema de producción de amoníaco que utiliza el método de pirólisis de urea como agente reductor incluye: sala de almacenamiento de urea seca, elevador de cangilones, tanque de disolución de urea, bomba de alimentación de solución de urea, tanque de almacenamiento de solución de urea, dispositivo de circulación/transmisión, medición y distribución. dispositivo, válvula de control de contrapresión, cámara de descomposición adiabática (incluido eyector), dispositivo de calentamiento eléctrico y dispositivo de control, etc.
2.2 Cuando se selecciona amoníaco líquido como agente reductor, el flujo del proceso es un sistema de suministro y almacenamiento de amoníaco líquido que incluye un compresor de descarga de amoníaco líquido, un tanque de almacenamiento de amoníaco líquido, un tanque de evaporación de amoníaco líquido, un tanque de compensación de gas y tanque de dilución de gas de amoníaco, bomba de aguas residuales, piscina de aguas residuales, etc. El suministro de amoníaco líquido se transporta mediante camiones cisterna de amoníaco líquido. El compresor de descarga de amoníaco líquido se utiliza para transportar el amoníaco líquido desde el camión cisterna al tanque de almacenamiento de amoníaco líquido. La salida de amoníaco líquido del tanque de almacenamiento se evapora en gas amoníaco. el tanque de evaporación de amoníaco líquido. El tanque de compensación de gas se envía al sistema de desnitrificación. El gas de amoníaco que se descarga urgentemente del sistema de amoníaco se descarga en el tanque de dilución de amoníaco, es absorbido por el agua y descargado en la piscina de desechos, y luego se envía a la planta de tratamiento de aguas residuales para su tratamiento mediante bombas de aguas residuales.
El sistema de producción de amoníaco que utiliza el método de amoníaco líquido para agentes reductores incluye: sistemas de almacenamiento, preparación y suministro de agentes de desnitrificación, incluidos compresores de descarga de amoníaco líquido, tanques de almacenamiento de amoníaco, tanques de evaporación de amoníaco líquido, tanques de amortiguación de amoníaco y Tanques de absorción de amoniaco, bombas de aguas residuales, piscinas de aguas residuales, etc. Este sistema proporciona gas amoníaco para la reacción de desnitrificación.
3 Comparación económica
En la inversión inicial, el sistema de amoníaco líquido tiene una inversión menor que el sistema de urea. Sin embargo, en términos de área de piso, dado que el amoníaco líquido es un químico peligroso, Amoníaco líquido El tanque de almacenamiento requiere espacio adicional. El sistema de urea solo requiere 300 m2, mientras que el sistema de amoníaco líquido requiere 3000 m2. El costo operativo anual del sistema de urea es mucho mayor que el del sistema de amoníaco líquido y el mantenimiento del sistema es simple. .
Debido a que el amoníaco líquido es una sustancia química peligrosa, se deben aprobar docenas de informes de revisión en cada etapa de revisión del permiso de seguridad del proyecto de construcción. Estas etapas requieren mucho tiempo y mano de obra y tendrán un impacto significativo en la seguridad del proyecto. el cronograma de construcción. El sistema de pirólisis de urea tiene ventajas obvias en términos de aprobación, ocupación del terreno, período de construcción, etc., y se está convirtiendo en la primera opción como agente reductor de la desnitrificación.
4 Aspectos de seguridad
El amoníaco líquido es un gas incoloro con un olor acre. Es una sustancia tóxica y corrosiva. Es una mercancía peligrosa y especificada en GB12268-90. N° 23003. De acuerdo con las regulaciones pertinentes de la "Lista de productos químicos peligrosos" de mi país (GB12268-90) y la "Identificación de fuentes de peligro principales" (GB18218-2000), el amoníaco líquido y el agua con amoníaco constituyen mercancías peligrosas, y el amoníaco líquido constituye una fuente de peligro importante. cuando el sitio de almacenamiento supere las 10 toneladas. Los sistemas de almacenamiento y preparación de amoníaco deben seguir prácticas de seguridad apropiadas.
En comparación con el amoníaco líquido, la urea es una sustancia química no tóxica e inofensiva. Es un fertilizante de uso común en la agricultura, no tiene posibilidad de explosión y no es peligroso. La urea no requiere consideraciones de seguridad o riesgo durante el transporte y almacenamiento, ni requiere ningún procedimiento de emergencia para garantizar la seguridad. Además, China es el mayor productor de urea del mundo, por lo que se puede comprar cómodamente en las cercanías.
Conclusión
Según el análisis anterior, los procesos de preparación de amoniaco líquido y urea son tecnologías muy maduras. La inversión inicial del sistema de proceso de pirólisis de urea es alta, el equipo es complejo. Y el costo de operación es mayor, el espacio es pequeño, el tiempo de aprobación es corto, el período de construcción es corto y la seguridad durante el transporte y almacenamiento es alta. Puede garantizar el funcionamiento seguro a largo plazo del sistema de desnitrificación. de la central eléctrica En el contexto de la creciente atención a las cuestiones de seguridad, se está convirtiendo en la primera opción como agente reductor de la desnitrificación.
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