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摘 要：以台州发电厂SCR烟气脱硝改造工程为例，从设备投资、运行费用、安全性等方面出发，对脱硝还原剂的选择进行全面分析。结果表明，尿素方案的投资费用、运行费用分别是液氨方案的3倍和1.5倍，但是该工程的液氨储量已经构成重大危险源，运输路线上也存在一定安全隐患，而尿素法不存在安全问题。因此，该工程采用尿素作为脱硝还原剂。
关键词：选择性催化还原（SCR） 脱硝 液氨 尿素
中图分类号：TK227.1 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）012-174-02
1 前言
目前，控制NOx排放的烟气净化技术主要包括选择选择性非催化还原技术（SNCR）和选择性催化还原（SCR）技术等，其原理是把烟气中己生成的NOx还原为N2。
SCR脱硝技术是在锅炉省煤器出口烟道上安装催化剂，并在催化剂的上游喷入还原剂，使烟气中的NOx流经催化剂时，在催化剂的作用下，还原剂与NOx发生反应，生成N2，达到脱硝的目的。目前，SCR脱硝技术最普遍使用的还原剂为液氨和尿素。本文结合台州发电厂实际情况，对还原剂的选择进行技术经济分析。
2 工程概况
台州发电厂位于浙江省台州市椒江区前所街道。现役四期2€？30MW及五期2€？00MW共四台燃煤机组。
台州发电厂拟对锅炉燃烧器进行改造，四期燃烧器改造后控制省煤器出口NOx浓度不超过400mg/Nm3，五期燃烧器改造后控制省煤器出口NOx浓度不超过300 mg/Nm3。并加装SCR脱硝装置，最终排放浓度不超过100 mg/Nm3。四、五期SCR入口烟气参数及SCR脱硝技术要求见表1。
3 方案介绍
3.1 液氨蒸发方案
液氨蒸发方案的工艺流程为：液氨由液氨槽车运送至电厂氨区，利用卸氨压缩机将液氨由槽车输入液氨储罐内，储罐中的液氨经液氨蒸发器蒸发为氨气，经氨气缓冲罐送达脱硝系统作为脱硝还原剂。主要设备包括卸氨压缩机、液氨储罐、液氨蒸发器、氨气缓冲罐等。
液氨制氨气工艺为纯物理过程，可得到流量稳定的高纯度氨气。运输一般采用密封槽罐车，槽罐车及其运输过程由液氨供应厂家负责。液氨装卸通过卸氨压缩机即可方便地实现液氨从槽罐车到液氨储罐的装卸过程，工作量较小。但液氨为易燃易爆液体，在安全上存在一定风险，只有采用液氨法的环评、安评及交通运输路线均获审批通过后才能采用。
3.2 尿素热解方案
尿素热解方案的工艺流程为：尿素经货车送至尿素储存间存放，破袋后由斗式提升机将尿素颗粒上料至尿素中转仓，从而落到溶解罐里，用除盐水将尿素溶解成40-50%质量浓度的尿素溶液，通过尿素溶液混合泵输送到尿素溶液储罐储存。储罐中的尿素溶液经由供液泵、计量与分配装置、雾化喷嘴等后进入热解炉内与经过电加热器加热的空气混合后分解，生成NH3、H2O和CO2，再通过氨喷射系统喷入脱硝反应器作为脱硝还原剂。主要设备包括斗式提升机、尿素中转仓、溶解罐、尿素溶液储罐、高流量循环泵、计量分配装置、热解炉、电加热器等。
尿素热解法是一种成熟的将尿素分解为氨气的工艺。尿素一般采用袋装农用尿素，可通过汽车运输，电厂一般应设置袋装尿素存储仓库。装卸时，尿素先从袋装尿素存储仓库转运至斗提机附近，经破袋后尿素颗粒通过斗式提升机进入尿素中转仓，完成尿素卸料过程，工作强度较大。但是采用尿素作为还原剂安全性高，基本上不需要特殊的安全措施，降低了电厂的管理难度。
4 技术经济分析
4.1 投资费用
采用液氨和尿素作为还原剂的投资费用比较见表2。
从表2的对比可以看出，尿素方案的设备费用是液氨方案的3倍多，而且高流量循环泵、计量分配装置、热解炉、电加热器这四个设备占用了尿素方案投资的绝大部分费用。
4.2 运行费用
采用液氨和尿素作为还原剂的运行费用比较见表3。本工程运行费用按以下单价计算：液氨单价3500元/t，尿素单价1800元/t，除盐水单价5元/t，蒸汽单价190元/t，电价0.39元/ kWh，年运行小时按5500h计。
从表3的对比可以看出，尿素方案的运行费用是液氨方案的1.5倍左右，产生差距的主要是尿素方案的电耗远远高于液氨方案。
5 台州发电厂还原剂选择
通过以上分析可以看出，同液氨方案制氨相比，尿素方案投资较大，运行费用偏高，但采用尿素作为还原剂安全性高，不需要采取特殊的防护措施，而液氨为易燃易爆的液体，在安全上存在一定风险，只有液氨法的环评、安评及交通运输路线均获审批通过才能采用。本工程若采用液氨作为还原剂，其运输路径主要为：宁波四明化工发车走329国道，观海卫上高速—沈海高速—宁波绕城—甬台温高速—路桥下高速—104国道—大环线—椒江大桥—前所街道—电厂，由于液氨的运输路线经过人口较为密集的前所街道，考虑到液氨运输的安全性问题，在经济与安全不能兼顾的情况下，本工程从安全角度考虑，确定采用尿素作为脱硝还原剂。
6 结论
液氨作为SCR脱硝还原剂在投资和运行费用上均占有绝对优势，但是液氨储存量一旦超过10t的临界值即构成重大危险源，本工程按5天储量考虑，已经达到65t，只有液氨法的环评、安评及交通运输路线均获审批通过才可采用。
尿素作为SCR脱硝还原剂在投资和运行费用上均较高。从本工程的分析来看，投资费用主要集中在高流量循环泵、计量分配装置、热解炉、电加热器这四个设备上，而运行费用高的原因主要是因为尿素热解需要大量的热量，热量需消耗大量的电能。因此，在实际应用过程中，对设备选型以及热量的供应来源需要做进一步的调研分析，以降低投资和运行费用。
通过本文的分析，可以为为存在类似选择困难的工程提供参考。
参考文献：
[1] 张强.燃煤电站SCR烟气脱硝技术及工程应用[M].北京：化学工业出版社，2007.
[2] 吕洪坤，杨卫娟，周志军，等.选择性非催化还原法在电站锅炉上的应用[J].中国电机工程学报，2008（4）：14-19.
[3] 中华人民共和国国家标准 GB18218-2009.重大危险源辨识[S].
关键词：选择性催化还原（SCR） 脱硝 液氨 尿素
中图分类号：TK227.1 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）012-174-02
1 前言
目前，控制NOx排放的烟气净化技术主要包括选择选择性非催化还原技术（SNCR）和选择性催化还原（SCR）技术等，其原理是把烟气中己生成的NOx还原为N2。
SCR脱硝技术是在锅炉省煤器出口烟道上安装催化剂，并在催化剂的上游喷入还原剂，使烟气中的NOx流经催化剂时，在催化剂的作用下，还原剂与NOx发生反应，生成N2，达到脱硝的目的。目前，SCR脱硝技术最普遍使用的还原剂为液氨和尿素。本文结合台州发电厂实际情况，对还原剂的选择进行技术经济分析。
2 工程概况
台州发电厂位于浙江省台州市椒江区前所街道。现役四期2€？30MW及五期2€？00MW共四台燃煤机组。
台州发电厂拟对锅炉燃烧器进行改造，四期燃烧器改造后控制省煤器出口NOx浓度不超过400mg/Nm3，五期燃烧器改造后控制省煤器出口NOx浓度不超过300 mg/Nm3。并加装SCR脱硝装置，最终排放浓度不超过100 mg/Nm3。四、五期SCR入口烟气参数及SCR脱硝技术要求见表1。
3 方案介绍
3.1 液氨蒸发方案
液氨蒸发方案的工艺流程为：液氨由液氨槽车运送至电厂氨区，利用卸氨压缩机将液氨由槽车输入液氨储罐内，储罐中的液氨经液氨蒸发器蒸发为氨气，经氨气缓冲罐送达脱硝系统作为脱硝还原剂。主要设备包括卸氨压缩机、液氨储罐、液氨蒸发器、氨气缓冲罐等。
液氨制氨气工艺为纯物理过程，可得到流量稳定的高纯度氨气。运输一般采用密封槽罐车，槽罐车及其运输过程由液氨供应厂家负责。液氨装卸通过卸氨压缩机即可方便地实现液氨从槽罐车到液氨储罐的装卸过程，工作量较小。但液氨为易燃易爆液体，在安全上存在一定风险，只有采用液氨法的环评、安评及交通运输路线均获审批通过后才能采用。
3.2 尿素热解方案
尿素热解方案的工艺流程为：尿素经货车送至尿素储存间存放，破袋后由斗式提升机将尿素颗粒上料至尿素中转仓，从而落到溶解罐里，用除盐水将尿素溶解成40-50%质量浓度的尿素溶液，通过尿素溶液混合泵输送到尿素溶液储罐储存。储罐中的尿素溶液经由供液泵、计量与分配装置、雾化喷嘴等后进入热解炉内与经过电加热器加热的空气混合后分解，生成NH3、H2O和CO2，再通过氨喷射系统喷入脱硝反应器作为脱硝还原剂。主要设备包括斗式提升机、尿素中转仓、溶解罐、尿素溶液储罐、高流量循环泵、计量分配装置、热解炉、电加热器等。
尿素热解法是一种成熟的将尿素分解为氨气的工艺。尿素一般采用袋装农用尿素，可通过汽车运输，电厂一般应设置袋装尿素存储仓库。装卸时，尿素先从袋装尿素存储仓库转运至斗提机附近，经破袋后尿素颗粒通过斗式提升机进入尿素中转仓，完成尿素卸料过程，工作强度较大。但是采用尿素作为还原剂安全性高，基本上不需要特殊的安全措施，降低了电厂的管理难度。
4 技术经济分析
4.1 投资费用
采用液氨和尿素作为还原剂的投资费用比较见表2。
从表2的对比可以看出，尿素方案的设备费用是液氨方案的3倍多，而且高流量循环泵、计量分配装置、热解炉、电加热器这四个设备占用了尿素方案投资的绝大部分费用。
4.2 运行费用
采用液氨和尿素作为还原剂的运行费用比较见表3。本工程运行费用按以下单价计算：液氨单价3500元/t，尿素单价1800元/t，除盐水单价5元/t，蒸汽单价190元/t，电价0.39元/ kWh，年运行小时按5500h计。
从表3的对比可以看出，尿素方案的运行费用是液氨方案的1.5倍左右，产生差距的主要是尿素方案的电耗远远高于液氨方案。
5 台州发电厂还原剂选择
通过以上分析可以看出，同液氨方案制氨相比，尿素方案投资较大，运行费用偏高，但采用尿素作为还原剂安全性高，不需要采取特殊的防护措施，而液氨为易燃易爆的液体，在安全上存在一定风险，只有液氨法的环评、安评及交通运输路线均获审批通过才能采用。本工程若采用液氨作为还原剂，其运输路径主要为：宁波四明化工发车走329国道，观海卫上高速—沈海高速—宁波绕城—甬台温高速—路桥下高速—104国道—大环线—椒江大桥—前所街道—电厂，由于液氨的运输路线经过人口较为密集的前所街道，考虑到液氨运输的安全性问题，在经济与安全不能兼顾的情况下，本工程从安全角度考虑，确定采用尿素作为脱硝还原剂。
6 结论
液氨作为SCR脱硝还原剂在投资和运行费用上均占有绝对优势，但是液氨储存量一旦超过10t的临界值即构成重大危险源，本工程按5天储量考虑，已经达到65t，只有液氨法的环评、安评及交通运输路线均获审批通过才可采用。
尿素作为SCR脱硝还原剂在投资和运行费用上均较高。从本工程的分析来看，投资费用主要集中在高流量循环泵、计量分配装置、热解炉、电加热器这四个设备上，而运行费用高的原因主要是因为尿素热解需要大量的热量，热量需消耗大量的电能。因此，在实际应用过程中，对设备选型以及热量的供应来源需要做进一步的调研分析，以降低投资和运行费用。
通过本文的分析，可以为为存在类似选择困难的工程提供参考。
参考文献：
[1] 张强.燃煤电站SCR烟气脱硝技术及工程应用[M].北京：化学工业出版社，2007.
[2] 吕洪坤，杨卫娟，周志军，等.选择性非催化还原法在电站锅炉上的应用[J].中国电机工程学报，2008（4）：14-19.
[3] 中华人民共和国国家标准 GB18218-2009.重大危险源辨识[S].