电厂SCR热解炉尿素结晶的分析与对策尿素热解炉结晶怎么处理( 二 )

3.1.2尿素的化学性质

尿素在酸、碱、酶作用下（酸、碱需要加热）能水解生产氨和二氧化碳。尿素对热不稳定性，在高温下可进行缩合反应，生成缩二脲、缩三脲和三聚氰酸。加热至150~160℃将脱氨成缩二脲。若迅速加热将脱氨而三聚成六元环化合物三聚氰酸。（机理：先脱氨生成异氰酸（HN=C=O），再三聚。）加热至160℃分解，产生氨气同时变为异氰酸。

尿素易溶于水，在20℃时100毫升水中可溶解105克，水溶液呈中性反应。尿素产品有两种。结晶尿素呈白色针状或棱柱状晶形，吸湿性强。粒状尿素为粒径1～2毫米的半透明粒子，外观光洁，吸湿性有明显改善。20℃时临界吸湿点为相对湿度80%，但30℃时，临界吸湿点降至72.5%，故尿素要避免在盛夏潮湿气候下敞开存放。在尿素生产中加入石蜡等疏水物质，其吸湿性大大下降。

3.2尿素热解工艺

尿素热解系统的主体设备包括尿素储仓、尿素溶解罐、尿素溶液储罐、尿素溶液喷嘴、热解炉和电加热器。主要的工艺流程为固体尿素溶液经溶液配置成40%-60%的尿素溶液（我厂尿素溶液浓度控制在50%左右），混合/给料泵将尿素溶液输送至尿素溶液储罐，尿素溶液经过计量分配模块合适配量，由专门设计的喷枪喷入热解炉中，在高温下分解为氨气，热解需要的热量来源于经过加热器加热后的热一次风，分解得到的氨浓度小于5%的氨/空气混合气，经氨气喷射格栅（AIG）喷射入烟气系统中。

3.3尿素热解工艺要求

我厂3号机组脱硝系统采用尿素热解制成氨气作为还原剂，热解炉由北京福泰克环保科技有限公司提供，尺寸为Φ2454×14801×8mm,材质本体为SS304不锈钢，出口U型管为Q345R，共设有6支喷枪。尿素热解制氨系统的分解产物中应不含有对SCR装置产生不良影响的物质，尿素热解率100% 。进入绝热分解室的尿素溶液浓度为40～50%，分解产物中的NH3浓度不超过5% 。绝热分解室出口分解产物的温度不超过400℃，且不低于260℃，AIG接口温度约为260~345℃ 。

43号机组热解炉尿素结晶实例

4.1缺陷描述

3号炉脱硝系统自2013年5月17日开始试运，在6月7日投运进行内部168试运，6月12日晚间发现热解炉一次风量大幅下降，检查测点数据正常，调整无效后判断为热解系统堵塞，于13日01:01退出脱硝系统运行，办理工作票进行热解系统检查。打开检查孔发现热解炉6只喷枪下部300mm处有大量尿素结晶与灰的混合物，热解炉截面几近全部堵塞，堵塞物整体厚度500-1000mm，呈浅灰色蜂窝状，质地坚硬，有大量白色晶质体。热解炉上、下部及均流器、滤网正常。

4.2原因分析

经过相关人员共同探讨，检查热解炉内部、喷枪设备、DCS数据分析后，确认热解炉尿素结晶堵塞原因：

（1）一次风流量设计值为5000Nm3/h,在整个运行期间多数时间维持在5000-5200Nm3/h，但有部分时段处于流量偏低工况，如6月10日7:00风量低至4185 Nm3/h、6月11日5:00-9:00风量低至4200Nm3/h 。

（2）第一次试运投入喷枪为B/D/F枪,本次试运投入喷枪为A/C/E枪,运行中均没进行喷枪增减及切换，单支喷枪流量基本在0.05-0.15m3/h范围内, 投运初期及6月9日11:50喷枪流量波动最高值0.21m3/h，单支喷枪流量偏大。

大量结晶物仅出现在热解炉喷枪下部区域，是因为热解炉内流场偏离设计值或喷嘴工作有异常所致。一次风流量偏低将造成稀释风在热解炉内分布不均，尤其是热解炉外壁侧流量偏少，喷射的尿素溶液在这种工况下很难与稀释风充分混合，就会喷射至热解炉外壁，出现尿素溶液挂壁结晶问题；喷枪流量如果偏离设定值（单只喷枪流量建议不大于0.17m3/h），将使尿素溶液雾化效果变差；上述两种情况都会发生结晶问题。当结晶物不断累积后，将对热解炉内正常流场产生更大破坏，加上热解风内不可避免含有的灰分，造成恶性循环，会使结晶情况迅速扩大恶化，造成热解系统堵塞。

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