隨著全球經濟的高速發(fā)展，煤的開發(fā)利用已經給環(huán)境帶來了嚴重污染，特別是燃煤電廠鍋爐排放大量的硫氧化物和氮氧化物更進一步加劇了環(huán)境惡化。我國是以煤炭發(fā)電為主的發(fā)展中國家，隨著發(fā)電行業(yè)的快速發(fā)展，煤炭發(fā)電廠NOx的排放迅速增加。2011年9月21日，《火力發(fā)電廠大氣污染物排放標準》正式公布。對NOx污染物排放標準提出了更嚴格的要求。因此，近年來，國內火力發(fā)電廠增加了脫硝工程，至今為止脫銷還原劑采用了傳統(tǒng)的液氨制備，現(xiàn)在也有取代更安全的尿素制備的傾向。

目前控制氮氧化物排放的主流技術主要是選擇性催化還原法(SCR)，SCR的主要反應原理是利用還原劑氨在適當?shù)臏囟认屡c煙中的NOX反生化學反應，去除煙中的氮氧化物。目前，SCR脫硝系統(tǒng)的還原劑有液氨、氨水和尿素3種。其中最常用的是液氨和尿素。

由于液氨是危險化學品越來越嚴格的監(jiān)督管理，從運輸、儲藏、使用有很多嚴格的限制，而且各地不時發(fā)生的液氨泄漏和交通事故也使用戶敬而遠之，在人口密集、飲用水源附近的大城市和地區(qū)，越來越多的發(fā)電站脫硝系統(tǒng)

作為無危制氨原料，尿素具有與液氨相同的脫硝性能，完全無危險和法規(guī)限制，運輸、貯藏和使用方便。本文從還原劑的特性、技術、經濟、安全等方面分析和比較液氨和尿素作為SCR脫硝系統(tǒng)還原劑。

1、還原劑是液氨和尿素的基本特性

與SCR技術相比，還原劑(NH3、尿素)在催化劑的作用下，不是被O2氧化，而是被稱為選擇性。

主要反應如下:

NO+NO2++2NH3→2N2+3H2

(2)氨氣和空氣形成爆炸性混合物，濃度為16%~----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------明火-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

(3)氨是有毒物質，是GB12268--90規(guī)定的危險品，急性、慢性中毒，嚴重時死亡。如果存儲量超過40t，則屬于重大危險源，納入國家安全監(jiān)測機構的重點監(jiān)測范圍。

(4)液氨的運輸和貯藏有嚴格的標準規(guī)定，液氨的運輸費用很高。液氨儲罐與周圍道路、現(xiàn)場、建筑等防火間隔不得小于15m。

1.2尿素的特性

尿素是白色或淺黃色的晶體，易溶于水，在高溫(3350~650℃)下完全分解為NH3。尿素在運輸、貯藏中不需要安全和危險性的考慮，從本世紀初開始，尿素應用于SCR系統(tǒng)，引領SCR領域的潮流。

2技術比較

2.1選擇尿素作為SCR系統(tǒng)的還原劑，目前國內主要采用尿素熱解方法制作NH3。很少采用尿素水解法。尿素熱解法是美國燃料技術公司特有的制氨方法。

工藝流程為袋裝尿素儲存在干尿素儲存間，由斗式提升機輸送至溶液罐，用去離子水將干尿素溶解在50~60%質量濃度的尿素溶液中，通過尿素溶液給料泵輸送至尿素溶液罐；尿素溶液通過循環(huán)/輸送裝置、計量和分配裝置、霧化噴嘴等進入隔熱分解室，從鍋爐空氣預熱器中抽取的一次風進入電加熱裝置加熱后進入熱解室。霧化后的尿素液滴隔熱分解室內分解，生成SCR脫硝系統(tǒng)所需的還原劑NH3，分解產品通過氨噴射系統(tǒng)(AIG)進入煙霧脫硝系統(tǒng)。

還原劑采用尿素熱解法制氨系統(tǒng)。干尿素儲藏室、斗式提升機、尿素溶解罐、尿素溶解泵、尿素溶解罐、循環(huán)/傳輸裝置、計量和分配裝置、背壓控制閥、絕熱分解室(包括噴射器)、電加熱裝置和控制裝置等。

2.2選擇液氨作為還原劑時，其工藝流程包括液氨儲存和供給系統(tǒng)、液氨排出壓縮機、液氨儲存槽、液氨蒸發(fā)槽、氨緩沖槽、氨稀釋槽、廢水泵、廢水池等。液氨的供應由液氨槽車運輸，利用液氨排出壓縮機將液氨從槽車輸入液氨槽，槽輸出的液氨在液氨蒸發(fā)槽內蒸發(fā)為氨，通過氨緩沖槽輸送脫硝系統(tǒng)。氨系統(tǒng)緊急排出的氨排出到氨稀釋槽中，通過水的吸收排出到廢水池中，用廢水泵送到廢水處理廠進行處理。

還原劑采用液氨法制氨系統(tǒng)，包括脫硝劑的貯藏、制備、供統(tǒng)包括液氨排出壓縮機、氨罐、液氨蒸發(fā)罐、氨緩沖罐、氨吸收罐、廢水泵、廢水池等。該系統(tǒng)提供氨氣脫硝反應。

3經濟對比

在前期投資中，液氨系統(tǒng)投資低于尿素系統(tǒng)，但從占地面積來看，由于液氨屬于危險品，液氨儲罐需要額外的占地面積，尿素系統(tǒng)只需0m2，液氨系統(tǒng)需要3000m2

由于液氨屬于危險化學品，在建設項目安全許可工作的各個審查階段，要分別通過十數(shù)個審查報告，這些階段耗時費力，將對工期造成重大影響。尿素熱解體系在審查、占地面積、工期等各方面都有明顯的優(yōu)勢，成為脫硝還原劑的優(yōu)先事項。

4安全方面

液氨、無色氣體、刺激性惡臭、有毒物質、腐蝕性，為GB12268-90規(guī)定的危險品，危險編號23003。根據(jù)中國《危險化學品名表》(GB12268-90)和《重大危險源識別》(GB18218-2000)的相關規(guī)定，液氨、氨水構成危險品，液氨在儲藏場所超過10噸時構成重大危險源。氨儲存和制備系統(tǒng)應遵循相應的安全規(guī)范。

與液氨相比，尿素是一種無毒、無害的化學品，是農業(yè)常用的肥料，沒有爆炸的可能性，完全沒有危險性。尿素在運輸、貯藏中不需要考慮安全和危險性，也不需要緊急程序來確保安全。此外，中國是世界上最大的尿素生產國，可以在附近購買。

結語

根據(jù)上述分析，液氨和尿素的制備技術是成熟的技術，尿素熱解法技術系統(tǒng)初期投資高，設備復雜，運行費用高，占地面積小，審查時間短，工期短，運輸、儲藏安全性高，電廠脫硝系統(tǒng)長期安全運行