脫硝尿素制備系統(tǒng)是為選擇性催化還原（SCR）、選擇性非催化還原（SNCR）等脫硝工藝提供合格還原劑（尿素溶液）的核心輔助系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于火電廠、垃圾焚燒廠、鋼鐵廠等需處理煙氣中氮氧化物（NOx）的場(chǎng)景。其核心功能是將固體尿素（顆粒或粉末）溶解、調(diào)配成特定濃度的尿素溶液，并穩(wěn)定輸送至脫硝反應(yīng)器，確保還原劑與煙氣中的 NOx 高效反應(yīng)（生成無(wú)害的 N₂和 H₂O）。
一、核心功能
固體尿素溶解：將固體尿素（純度通常≥99.5%）與脫鹽水按比例混合，形成均勻的尿素溶液。 濃度精準(zhǔn)調(diào)控：根據(jù)脫硝工藝需求（通常為 20%~50%，最常用 50%），精確控制尿素與水的比例，避免濃度過(guò)高導(dǎo)致結(jié)晶堵塞或過(guò)低增加運(yùn)輸能耗。 穩(wěn)定儲(chǔ)存與輸送：將合格尿素溶液暫存于儲(chǔ)罐中，并通過(guò)泵組穩(wěn)定輸送至脫硝反應(yīng)器（SCR/SNCR 噴槍），滿足連續(xù)脫硝需求。 安全與自動(dòng)化運(yùn)行：集成攪拌、加熱、過(guò)濾、監(jiān)測(cè)等功能，避免尿素結(jié)晶、管道堵塞，同時(shí)通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守。二、典型組成單元
系統(tǒng)需根據(jù)處理規(guī)模（如電廠鍋爐容量）和尿素形態(tài)（顆粒 / 粉末）設(shè)計(jì)，核心組成如下：
| 組成單元 | 功能說(shuō)明 |
|---|---|
| 尿素進(jìn)料單元 | 包括尿素儲(chǔ)倉(cāng)（儲(chǔ)存固體尿素，帶料位計(jì)防止空倉(cāng)）、進(jìn)料螺旋輸送機(jī)（將尿素從儲(chǔ)倉(cāng)輸送至溶解罐，部分帶變頻控制調(diào)節(jié)進(jìn)料量）、除塵裝置（尿素粉塵收集，避免操作人員吸入）。 |
| 溶解單元 | 核心為溶解罐（帶攪拌器，加速尿素溶解），配套脫鹽水進(jìn)口（通過(guò)流量計(jì)控制加水量）、加熱裝置（如蒸汽夾套或電加熱，維持罐內(nèi)溫度 30~50℃，防止尿素低溫結(jié)晶）。 |
| 過(guò)濾單元 | 包含袋式過(guò)濾器或精密過(guò)濾器，去除溶液中未溶解的雜質(zhì)（如尿素顆粒中的灰塵、結(jié)塊），避免堵塞后續(xù)管道或噴槍。 |
| 儲(chǔ)存單元 | 即尿素溶液儲(chǔ)罐（容量根據(jù)脫硝系統(tǒng)耗量設(shè)計(jì)，通常為幾小時(shí)至一天的用量），帶液位計(jì)、溫度傳感器（維持溫度≥30℃防結(jié)晶）、攪拌器（防止溶液分層）。 |
| 輸送與循環(huán)單元 |
由尿素溶液泵（如離心泵、齒輪泵，材質(zhì)需耐輕微腐蝕）、循環(huán)管道組成： - 輸送：將儲(chǔ)罐內(nèi)溶液泵至脫硝反應(yīng)器噴槍； - 循環(huán)：當(dāng)脫硝系統(tǒng)暫停時(shí)，溶液通過(guò)循環(huán)管道回流至儲(chǔ)罐，避免管道內(nèi)溶液靜置結(jié)晶。 |
| 伴熱與保溫單元 | 對(duì)溶解罐、儲(chǔ)罐、輸送管道進(jìn)行伴熱（蒸汽伴熱或電伴熱）和保溫，確保系統(tǒng)內(nèi)溫度≥30℃（尿素溶液結(jié)晶點(diǎn)約 11℃，但低溫下易析出晶體，30℃以上可穩(wěn)定存在）。 |
| 控制系統(tǒng) |
以 PLC 為核心，通過(guò)觸摸屏或 DCS 系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)： - 自動(dòng)調(diào)節(jié)尿素進(jìn)料量與脫鹽水量，控制溶液濃度； - 監(jiān)測(cè)罐體液位、溫度、溶液濃度（如折光儀檢測(cè)），超限時(shí)報(bào)警并自動(dòng)調(diào)整（如加熱不足時(shí)啟動(dòng)加熱）； - 聯(lián)動(dòng)脫硝系統(tǒng)啟停，實(shí)現(xiàn)輸送泵與循環(huán)泵的自動(dòng)切換。 |
三、工作流程
以 “火電廠 SCR 脫硝的尿素制備” 為例，典型流程如下：
-
尿素進(jìn)料：固體尿素顆粒從儲(chǔ)倉(cāng)經(jīng)螺旋輸送機(jī)送入溶解罐，進(jìn)料量由 PLC 根據(jù)設(shè)定濃度自動(dòng)計(jì)算（如制備 50% 溶液，尿素與水的質(zhì)量比 1:1）。
溶解調(diào)配：脫鹽水按比例進(jìn)入溶解罐，攪拌器啟動(dòng)混合，同時(shí)加熱裝置將罐內(nèi)溫度維持在 40℃左右（加速溶解，防止結(jié)晶），形成均勻的尿素溶液。
過(guò)濾凈化：溶解后的溶液經(jīng)過(guò)濾器去除雜質(zhì)，進(jìn)入尿素溶液儲(chǔ)罐暫存。
儲(chǔ)存與保溫：儲(chǔ)罐內(nèi)攪拌器持續(xù)低速運(yùn)轉(zhuǎn)防止分層，伴熱系統(tǒng)維持溫度 35℃，液位計(jì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)儲(chǔ)量，低液位時(shí)觸發(fā)進(jìn)料溶解工序。
輸送至脫硝系統(tǒng)：當(dāng)脫硝系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，輸送泵將儲(chǔ)罐內(nèi)溶液加壓后送至 SCR 反應(yīng)器的噴槍，通過(guò)噴槍霧化后與高溫?zé)煔饣旌�，在催化劑作用下還原 NOx。
循環(huán)保護(hù)：若脫硝系統(tǒng)暫停，輸送泵切換至循環(huán)模式，溶液通過(guò)回流管道返回儲(chǔ)罐，避免管道內(nèi)溶液冷卻結(jié)晶。
四、關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)
溶液濃度：最常用 50%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），濃度過(guò)高（如＞60%）易在低溫下結(jié)晶，過(guò)低則需輸送更多溶液，增加能耗；具體需根據(jù)脫硝工藝溫度、噴槍霧化效果調(diào)整。 溶解溫度：30~50℃為宜，溫度過(guò)低溶解速度慢，過(guò)高可能導(dǎo)致尿素少量分解（尿素?zé)岱纸鉁囟燃s 132.7℃，但長(zhǎng)期高溫會(huì)緩慢分解為氨和縮二脲，影響脫硝效率）。 輸送壓力：根據(jù)噴槍需求設(shè)計(jì)，通常 0.5~2.0MPa，確保溶液霧化效果（霧化越細(xì)，與煙氣混合越充分，脫硝效率越高）。 處理規(guī)模：小型系統(tǒng)（如垃圾焚燒廠）每小時(shí)處理固體尿素幾十公斤，大型電廠系統(tǒng)可達(dá)每小時(shí)數(shù)噸。五、應(yīng)用場(chǎng)景
火電廠：燃煤鍋爐煙氣脫硝（SCR 為主），需大量 50% 尿素溶液作為還原劑，替代易揮發(fā)、有刺激性的液氨（尿素更安全）。 垃圾焚燒廠：煙氣中 NOx 濃度波動(dòng)大，SNCR 脫硝工藝常用尿素溶液（無(wú)需催化劑，在 800~1100℃高溫區(qū)直接反應(yīng)）。 鋼鐵 / 化工行業(yè)：燒結(jié)機(jī)、工業(yè)窯爐等煙氣脫硝，根據(jù)煙氣量和 NOx 濃度設(shè)計(jì)匹配的尿素制備系統(tǒng)。六、注意事項(xiàng)
防結(jié)晶堵塞：尿素溶液在低溫下易結(jié)晶（尤其管道死角、閥門處），需確保伴熱均勻、管道無(wú)死水段，停機(jī)時(shí)需用脫鹽水沖洗管道。 雜質(zhì)控制：固體尿素需純度達(dá)標(biāo)（避免含泥沙、金屬雜質(zhì)），過(guò)濾單元需定期更換濾芯，防止堵塞噴槍噴嘴。 安全防護(hù)：尿素粉塵吸入可能刺激呼吸道，進(jìn)料單元需配套高效除塵裝置；系統(tǒng)檢修時(shí)需通風(fēng)，避免尿素溶液接觸皮膚（輕微刺激性）。 濃度穩(wěn)定性：濃度波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致脫硝效率波動(dòng)（如濃度偏低可能使 NOx 排放超標(biāo)），需通過(guò)高精度流量計(jì)和在線濃度監(jiān)測(cè)（如折光儀）確保穩(wěn)定性。總結(jié)
脫硝尿素制備系統(tǒng)是脫硝工藝的 “還原劑供應(yīng)中樞”，其性能直接影響脫硝效率和運(yùn)行安全性。通過(guò)精準(zhǔn)的溶解調(diào)配、穩(wěn)定的儲(chǔ)存輸送及智能化控制，可確保尿素溶液持續(xù)滿足脫硝需求，是環(huán)保領(lǐng)域控制 NOx 排放的關(guān)鍵設(shè)備系統(tǒng)。
