电厂脱硫脱硝用氨的经济安全生产

电厂脱硫脱硝用氨的经济安全生产电厂脱硫脱硝用氨的经济安全生产 一 前言 目前许多电厂脱硫采用外购液氨或氨水的方法 这存在着以下诸多缺点 1 氨水属于危化品 运输 储存都需要备案 一旦泄露造成危害 损失较大 2 氨水中的含氨量一般不大于 20 这样造成运输不便 储存受限 使购买成 本增大 3 氨水在电厂脱硫过程中使用不便 大量的废水不能处理 造成废水污染 针对现有脱硫脱硝用氨的缺点 我们开发出了尿素现场制氨新技术 就是利用 固体尿素加热反应得到氨 同时得到高附加值产品 使全部尿素得到充分利用 其反应原理如下 nh2 2co 催化剂 产品 nh3 这是一种脱硝用氨的经济 安全生产方法 尿素现场制氨新技术具有节能减排 经济效益及社会效益好等特点 1 尿素为固体 运输储存方便 不受限制 2 尿素原料充分利用 尿素制氨新技术使尿素的全部元素得到利用 并使产 品得到了增值 2 节能减排 反应温度低 能量消耗少 达到了真正的零排放 3 提高了用氨安全性 产生的氨直接用于脱硫脱硝 不用储存 降低了运输 储存和使用液氨或氨水所带来的安全风险 4 经济效益高 生产的氨气直接用于脱硫脱硝 同时得到高附加值产品 本技术不影响现有发电及脱硫脱硝的正常运行 从 2014 年 1 月 1 日开始 重点地区所有火电投运机组 nox 排放量要达到 100mg m3 而非重点地区 2003 年以前投产的机组达到 200mg m3 在众多脱硝技术中 选择性催化还原法 scr 是脱硝效率最高 也是最为成熟 的脱硝技术 该技术脱硝效率一般可达 80 90 氮氧化物排放浓度可降至 100mg m3左右 scr 的技术原理是还原剂氨 nh3 在催化剂存在下 选择性 地与 nox 反应生成 n2和 h2o 氨的来源一般有氨水 液氨 尿素三种形态 a 氨水制氨法 氨水法较液氨法安全 但其运输体积大 运输成本较液氨高 b 液氨法 液氨属于易燃易爆危险品 10 吨以上储存量即为重大危险源 必须有严格的安 全保障和防火措施 其运输 存储涉及到国家和当地的法规及劳动卫生标准 凡 用液氨作为脱硝还原剂的电厂 其占地面积就要扩大 一般适用于新建电厂 c 尿素法 尿素易于运输和保存 无毒性 在脱硝中得到了比较广泛的应用 表 1 scr 脱硝工艺 还原剂的比选 项目液氨氨水尿素 技术水平成熟成熟成熟 原料来源方便不方便很方便 占地面积较大 要考虑安全距离 大小 安全性很危险危险最安全 系统复杂性最简单简单复杂 设备投资高中无 运行耗能成本高中低 安全管理费用无中高 风险费用无中高 综上所述 a 液氨 尿素作为还原剂用于烟气脱硝中 可以得到相似的脱硝效果 b 液氨由于其危险性 在厂内构成重大危险源 在厂外运输中对社区和环境构 成流动危险源 在安全方面具有特殊的要求 随着安全和环境风险管理的加强 液氨的综合成本也比较高 c 从安全和环境风险角度看 尿素是火电厂脱硝工艺中最安全可靠的还原剂 d 从脱硝 scr 工艺还原剂的比选可以看出 尿素是比较好的脱硝还原剂 现有尿素制氨通常有两种工艺 热解法和水解法 二 现有尿素制氨技术二 现有尿素制氨技术 现有尿素制氨工艺又细分为热解法和水解法 热解法 将气体燃料 或柴油 与热烟气或预热的助燃空气一起送入热解室 又称混合燃烧室 再将配好的高浓度 40 50 尿素溶液喷进热解室进 行反应生成氨气 水解法与热解法的化学反应原理是一样的 如下式所示 nh2 2co h2o co2 2nh3 在上述反应中 大约 50 质量的尿素是以无用的二氧化碳 co2形式而排放 因 此 在现有的尿素制氨技术中 只利用了占尿素质量 50 的氨部分 而碳氧成 分是以无用的二氧化碳 co2形式而放出的 而且 现有尿素制氨工艺的反应温度高达 600 需要消耗大量燃料油或电能 不利于节能减排 现有尿素制氨技术的投资与运行费用如表 5 nh2 2co 催化剂 产品 nh3 这是一种脱硝用氨的经济 安全生产方法 在尿素制氨新技术中 尿素全部转化成了产品并得到了增值 而传统尿素制氨 中有 50 的尿素转化成了无用的 co2 再者 传统尿素制氨技术需要 600 的高温 用燃油加热或电加热 消耗大量 能源并释放大量 co2 而新技术只需要 200 左右的反应温度 节约大量能源 实际上 我们的尿素制氨新技术是把现有尿素制氨反应过程中的反应温度从 600 降低到 200 左右 这样 不但节约能源 而且不释放二氧化碳 反应过 程同时得到高附加值的尿素衍生物 这样制得的氨更加纯净 因此 尿素制氨新工艺具有节能减排 经济效益及社会效益好等特点 1 尿素原料充分利用 尿素制氨新技术使尿素的全部元素得到利用 并使产 品得到了增值 2 节能减排 反应温度低 能量消耗少 达到了真正的零排放 3 提高了用氨安全性 产生的氨直接用于脱硫脱硝 不用储存 降低了运输 储存和使用液氨所带来的安全风险 4 经济效益高 生产的氨气直接用于脱硫脱硝 同时得到高附加值产品 本技术不影响现有发电及脱硫脱硝的正常运行 尿素制氨新装置可在我们工厂制造 调试运行平稳后再运送到电厂 不影响电 厂的管理 表 2 尿素制氨新技术与传统尿素制氨的技术对比 按 1000 kg 尿素为原料计 制氨技术传统尿素制氨技术尿素制氨新技术 尿素消耗量 t h 0 551 34 尿素浓度 50100 反应温度 600200 加热方式燃油或电加热加热 电耗 kw h 650200 稀释水 kg h 400 其他产品 kg 800 收益 元 h 1800 表 4 尿素制氨新技术与液氨法 现有尿素制氨法的经济效益简易比较 年产氨 2700 吨 未考虑节约的运行费用 制氨方法品名 单价 元 吨 年量 吨 年价格 万元 收益 万元 co2 排放量 吨 尿素 200012000 2800 气氨 25003500 875 尿素制氨 新技术 尿素衍生物 35009000 3150 12250 液氨法液氨 25003500 875 750 0 现有尿素 制氨法 尿素 20005300 1060 1100 3900 图 1 尿素制氨新工艺流程示意图 表 5 设备投资估算 年产氨 2700 吨 物名材质 数量单价 万元总价 反应器不锈钢 390270 加热器不锈钢 32060 粉碎机不锈钢2 510 净化釜搪瓷3 1030 分离机衬塑2 2040 包装机 2816 电气控制 60 合计 486 四 尿素制氨新技术的运行模式与效益评价 1 本项目在脱硝装置附近建一产氨装置 以固体尿素作原料 生产的氨直接用 于脱硝 同时得到用途广泛的尿素衍生物产品 这样 即降低了传统尿素制氨 的高运行成本 又可避免外购液氨所带来的运输 贮存等系列问题 尿素衍生物市场分析 尿素衍生物是一系列化工产品的重要原料 以它为原料可以合成数百种重要的 产品 可以用于合成新型杀菌消毒剂 水处理剂 油漆涂料 选择性除草剂 还用作尼龙 塑料 聚酯阻燃剂及化妆品添加剂 专用树脂的合成等方面 成 为人们日常生活密切相关的精细化学品 目前国内尿素衍生物的生产主要集中 在河北 山东两省 有近 50 家企业从事此类产品生产 年生产量在 50 万吨以 上 除少数几家企业之外 多数企业属于产量低 高污染的小型企业 产品质 量较差 因此 目前急需有实力的企业整合先进技术开发这一产品 3 尿素制氨的生产规模与机组脱硝用氨量一致 生产车间建在脱硝装置附近 这样水 电 汽等条件都具备 辅助生产设施主要包括原料库 产品库 六 尿素制氨新技术的营销与运作模式 1 为满足环保需要 目前国内烟气脱硝投资项目很多 这些项目需要大量氨 本技术可作为这些项目的配套项目进行专业化运作 2 本项目是将脱硝用氨与尿素深加工生产偶合起来 极大地提高了对环境的保 护 尿素反应产生的氨随时用来脱硝 减少氨的存放和泄漏等问题 避免了尿 素水解 热解 制氨技术中的二氧化碳排放 减少了对环境的污染 3 本项目生产系统中只存在少量的氨气 而且根据需要定时定量的产生 随时 用于脱硝 极大地提高了生产装置的安全性 避免了外购液氨需要运输 储存 等一系列安全和环境问题 4 从投资 经济效益和社会效益等多方面来看 该项目是一个很好的投资项目 即能满足脱硝的需要 又能产生很好的经济效益 5 本技术切实可行 已申请国家