燃煤电厂尿素水解系统结晶出力降低原因分析

燃煤电厂尿素水解系统结晶出力降低原因分析

杨晓飞

国能驻马店热电有限公司，河南 驻马店 463000

摘要：本文叙述了当前燃煤电厂在进行液氨改尿素后，消除重大危险源氨站。但在电厂尿素水解器系统运行过程中也出现了不同程度的问题，其中尤其以尿素水解器结晶和出力降低最为突出。本文就某电厂所经历的尿素水解器出现的出力异常的情况和分析处理的过程进行了详细讲述，并提出了对应的措施，对保障脱硝尿素系统的安全环保环保,可靠和经济运行具有一定的参考价值。

关键词：水解器；结晶；出力；脱硝；尿素

1问题描述：

某公司液氨改尿素项目自168h试运结束后#1、#2水解器并列运行为#1锅炉脱硝供氨，紧紧三个月的运行时间，水解器出口压力调节阀全开，水解器出现产氨量不足的情况，两台水解器供#1炉SCR单侧运行产氨量也不能满足需要，为保障机组的安全环保运行，该公司将#1、#2水解器停运，全部切为液氨系统运行，并对现场的情况进行了分析研究。问题表现为水解器产氨量不足，水解器蒸汽进口调罚全开的情况下水解器压力仍保持不住。

2.问题排查

经检查#2水解器疏水中有氨味，初步判断#2水解器盘管内漏，水解器厂家联系电厂打开水解器尾部端盖，对盘管进行通蒸汽查漏发现盘管确实有漏点，新盘管发到现场更换，并对#2水解器热态水运，运行正常，下午注尿素溶液启动，水解器投入运行后，随后切除液氨系统，#1炉全部由#2水解器供氨，运行正常，由于#1机组负荷低，#2水解器最大供氨量1000kg/h（设计值1600kg/h）左右，运行正常。但由于负荷原因未达到设计值运行。

#1水解器排空后打开尾部端盖，发现水解器内部结晶物较多，水解器排放液密度测量达到1270kg/m3严重超过正常值。#1水解两次注水加热（溶解水解器内结晶物），加热后水解器排空，打开尾部端盖后水解器内仍有结晶物未溶解（每次加热后有减少），目前电厂计划再对#1水解器注水加热溶解结晶物。

调取历史曲线发现#1、#2水解器在运行期间保温保压状态下温度维持在90℃左右，压力维持在0.1MPa左右（运行人员多次打开气相泄压阀对水解器进行泄压，正常情况应水解器压力达到0.9MPa时气相泄压阀自动打开泄压，泄压至0.5MPa时自动关闭）。

3.问题分析

经初步分析造成水解器内溶液密度过高的原因为：期间由于水解器温度在90℃左右，此温度下尿素基本不分解，而运行人员多次对水解器气相泄压阀打开泄压，排出的蒸汽为水蒸汽，造成水解器内溶液水分不断被排出，而尿素溶液不断浓缩造成水解器内尿素溶液浓度严重偏离设计值。故水解器再次启动后造成水解器出力不足。另水解器内有发黑结晶物怀疑尿素携带杂质较多也会造成水解器出力不足。

电厂对#2水解器疏水化验分析钠离子含量10.9mg/L(正常值为2μg/L），怀疑#2水解器盘管内漏。#2水解器蒸汽入口管道疏水钠离子含量32.3μg/L，#2水解器疏水钠离子含量14.9mg/L。取样#2尿素溶液储罐内溶液钠离子含量2.2万mg/L，#2水解器排污液钠离子含量3780mg/L，#2水解器疏水钠离子含量17.9mg/L，#3水解器疏水钠离子含量88.5μg/L，疏水箱疏水钠离子含量0.98mg/L。

#3水解器随#2机组启动投入运行，发生出力不足情况，电厂#2机组单侧投入液氨系统，另外一侧由#3水解器供氨。分别对#3、#2水解器排污进行取样测量密度（#3水解器排污液实测密度1200kg/m3，#2水解器排污液实测密度1180kg/m3），理论上水解器排污密度应该在1100kg/m3左右。安排运行人员加大#2、#3水解器排污频次和排污量，由于锅炉需氨量变小，液氨系统退出运行，#1、#2锅炉脱硝分别由#2、#3水解器供氨。对#2、#3水解器排污液取样测量密度分别为1155kg/m3、1170kg/m3，#2、#3水解器排污液浓度有所下降，要求运行人员继续加大水解器排污频次和排污量，维持水解器的正常运行。

期间多次对尿素溶液储罐内尿素溶液密度测量均在1140kg/m3左右，尿素溶液密度在设计范围内，但将样品放入矿泉水瓶中在零度时也没有晶体析出（50%尿素溶液结晶温度应该在18℃）。现怀疑尿素纯度不够，随着运行时间加长杂质残留在水解器内造成水解器内溶液密度越来越高，影响水解器出力。

委托技术服务有限公司对尿素溶液进行检测，尿素溶液中CL离子、钠离子质量含量分别为0.009%、0.004%，尿素溶液密度按1135kg/m3，CL离子、钠离子体积含量分别为10215mg/L、4540mg/L（正常尿素溶液中这两种成分应该检不出）。

基于以上分析，初步判断水解器产氨量降低的原因为尿素溶液问题。

4.相关措施

1、在供热季以及机组负荷高、供氨量大期间，维持尿素水解器两运一备稳定运行。其中，#1水解器保持相对稳定出力运行，#2、3水解器主要进行调整出力，且各运行水解器产品气调节阀偏差不能大于开度的5%。

2、规范各运行参数。（1）减温减压后蒸汽参数：压力0.65MPa～0.75 MPa，温度170℃～180℃，正常维持压力0.7MPa，温度170℃运行。（2）水解器内部水解压力0.5MPa～0.6MPa，温度130℃～150℃，正常维持压力0.55MPa，温度140℃运行。水解器液位0.65m～0.75m，正常维持0.70m运行。（3）尿素溶液储存罐和尿素溶解罐内的尿素溶液利用辅助蒸汽加热对其进行保温，温度维持在40～50℃。（4）尿素溶液输送泵两运一备，尿素溶液母管压力1.0MPa，尿素溶液输送泵出口管道回流阀门必须少量过流，两台运行输送泵调整电流保持一致，禁止出现电流偏差大于0.5A情况。

3、供氨调阀调整时每次幅度不易过大，调整幅度过大易造成供氨母管压力波动大，调整时要观察供氨母管压力，供氨母管压力正常运行在0.45MPa，可在0.4MPa至0.5MPa 之间波动，锅炉升负荷时，运行人员提前进行水解器供氨量的调整，保障供氨母管压力正常运行在0.45MPa以上，供氨调阀调整时应缓慢调节不能大开大关，单侧供氨流量最大不应超450kg/h。

4、系统所有与尿素溶液相关的设备和管道发生泄压、排污等完毕后必须进行蒸汽或水冲洗，冲洗吹扫完毕并对管道进行排空。

5、现场尿素制备溶液浓度为50%质量浓度尿素溶液，根据常压状态尿素溶液的密度表，50%质量浓度尿素溶液和溶解罐内温度，制备相应的尿素溶液密度。

6、严格执行尿素系统设备切换工作，对设备切换情况做好详细记录，其中对水解器排污情况要记录液位下降情况（液位下降10-20mm），排污后分别按照先#3、后#2、最后#1水解器的顺序依次对排污管道进行吹扫，管道吹扫时间不低于5分钟，所有设备切换过程中发现的问题及时联系汇报处理。

7、增加尿素来货，氯离子，钠离子相关化验要求。

参考文献：

[1] 颜明杨．火力发电厂尿素水解制氨常见故障分析与措施研究．《科学与财富》2017年第24期。

[2] 陆续．火电厂脱硝用尿素水解制氨工艺[J]．中国电机工程学会年会，2016。

[3] 周军．尿素水解制氨技术在燃煤电厂中的应用[J]．山东化工， 2022(015)：051。