尿素热解系统是一种广泛应用于工业烟气脱硝(SCR)过程中的制氨技术,其核心是将尿素溶液在高温下分解为氨气(NH₃),作为还原剂用于去除烟气中的氮氧化物(NOx),实现环保排放目标。
一、系统工作原理
尿素热解过程主要分为三个步骤:
尿素溶液制备:将固体尿素颗粒溶解于去离子水或除盐水中,配置成浓度为40%~50%的尿素溶液;溶液输送与计量:通过供液泵将尿素溶液输送至计量与分配装置(如MDM模块),实现精确控制喷入量;高温热解反应:雾化后的尿素溶液喷入热解室,在350~650℃的高温空气或烟气中完全分解,生成NH₃、CO₂和H₂O。
主要化学反应如下:
CO(NH₂)₂ → NH₃ + HNCO(尿素热解)HNCO + H₂O → NH₃ + CO₂(异氰酸水解)
二、系统组成结构
典型的尿素热解系统包括以下关键设备:
尿素储存与溶解系统:储仓、斗提机、溶解罐、搅拌与加热装置;尿素溶液储运系统:储罐、循环泵、过滤器、伴热管道;计量与分配装置:实现按需精准供料,响应速度快(热态响应<10s);热解炉(绝热分解室):高温环境下完成尿素完全分解;热源系统:可采用电加热器、燃油/燃气燃烧器或锅炉一次风加热;稀释与混合系统:稀释风机、氨/空气混合器,确保氨浓度低于5%,防止爆炸风险;控制系统:集成于DCS,实时监控流量、温度、压力及氨逃逸率