烟气脱硝系统还原剂由尿素代替液氨环境影响论证分析

韦宏雷

摘 要： 火电厂烟气脱硝系统主要以液氨作为还原剂，液氨属于有毒气体，且易液化，与空气或氧气混合后会形成爆炸性混合物。随着国家对安全和环境保护的日益重视，烟气脱硝系统还原剂由尿素代替液氨已成为趋势，尿素替代液氨工艺已经成熟，受到许多氮氧化物产生量大的企业的青睐，不仅可大大降低企业的安全隐患，保障工作人员生命和企业财产安全，还可以降低环境污染风险。

关键词： 液氨 还原剂 氮氧化物 脱硝 环境污染 环境风险

中图分类号： X773；TQ426文献标识码： A文章编号： 1679-3567（2024）05-0055-03

Demonstration Analysis of the Environmental Impact of Replacing Liquid Ammonia with Urea as the Reducing Agent of the Flue Gas Denitration System

WEI Honglei

Guilin Jiahua Environmental Technology Co.， Ltd.， Guilin， Guangxi Zhuang Autonomous Region， 541004 China

Abstract： The flue gas denitration system in thermal power plants mainly uses liquid ammonia as a reducing agent. Liquid ammonia is toxic gas and easily liquified， and an explosive mixture can be formed by mixing it with air or oxygen. With the increasing attention of the country to safety and environmental protection， it has become a trend to replace liquid ammonia with urea as the reducing agent of the flue gas denitration system. The technology of re‐placing liquid ammonia with urea has been mature and favored by many enterprises with large amounts of nitrogen oxides， which can not only greatly reduce the safety hazards of enterprises to ensure the safety of the staffs lives and enterprises property， but also reduce environmental risks and environmental pollution.

Key Words： Liquid ammonia； Reducing agent； Nitrogen oxides； Denitration； Environmental pollution； Environmental risk

目前，国内针对烟气脱硝系统还原剂由尿素代替液氨的可行性研究，大多数是从技术、经济和安全等层面出发，却忽视了环境保护方面的可行性。本文通过实际案例分析了烟气脱硝系统还原剂由尿素代替液氨后的环境影响与环境风险，从环境保护角度为烟气脱硝系统还原剂的选择提供参考。

1 某电厂脱硝工艺

某电厂烟气脱硝工艺为选择性催化还原脱硝工艺[1]，工艺流程和原理如下。

1.1 工艺流程与说明

烟气在锅炉省煤器出口处被平均分为两路，每路烟气并行进入一个垂直布置的SCR反应器里，即每台锅炉配有2个反应器，烟气经过均流器后进入催化剂层，然后进入空气预热器、电除尘器、引风机和脱硫装置后，排入烟囱。在进入烟气催化剂前设有氨注入的系统，烟气与氨气充分混合后进入催化剂发生反应，脱去NOx（氮氧化物）。SCR脱硝系统工艺流程见图1。

为降低进入SCR反应器的烟气含尘浓度，在省煤器出口烟道转水平的转弯处加设灰斗[2]。

1.2 工艺原理

上述反应中第一反应是主要的，因为烟气中95%的NOx是以NO的形式出现的，在没有催化剂的条件下，这个反应只是在比较狭窄的温度下进行，通过选用合适的催化剂，降低了反应温度，可以扩展到适合电厂使用的温度范围内。

1.3 尿素制氨原理

2 尿素替代液氨后的环境影响

2.1 尿素替代液氨前后NOx排放情况

根据建设单位的在线监测数据。本项目还原剂变更前3#、4#机组烟囱NOx污染物基准含氧量排放浓度平均值分别为37.76 mg/m3、37.59 mg/m3（选取尿素水解制氨系统投入试运行前2022年整年数据进行计算）。尿素水解制氨系统于2023年3月下半月投入试运行，本项目还原剂变更后三号、四号机组烟囱NOx污染物基准含氧量排放浓度平均值分别为32.51 mg/m3、33.00 mg/m3（选取尿素水解制氨系统投入试运行后4、5、6月在线监测数据进行计算）。本项目还原剂变更前后3#、4#机组NOx排放情况统计表如表1所示，整厂NOx排放情况如表2所示。

2.2 环境影响分析

从表1可知，不管是还原剂变更前还是变更后，NOx排放浓度均达到《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223—2011）NOx允许排放浓度（≤200 mg/m3）要求，但排放浓度略有降低。

根据表2可知，还原剂变更后整厂NOx排放量减少444.297 t/a，NOx排放速率减少80.78 kg/h。还原剂变更为尿素制取氨气氮氧化物排放浓度、排放总量均有一定幅度的下降，污染程度降低，环境影响更小，更加环保。

3 环境风险分析

脱硝系统还原剂用尿素替代液氨后，实践证明：在安全稳定运行同时，可降低企业重大危险源数量及环境风险等级[3]。根据《企业突发环境事件风险分级方法》（HJ941—2018），企业突发环境事件风险分级判定见表3。

（1）当Q<1时，以Q0表示，企业直接评为一般环境风险等级；（2）当1≤Q<10时，以Q1表示；（3）当10≤Q< 100时，以Q2表示；（4）当Q≥100时，以Q3表示。

3.1 风险等级

3.1.1 Q值判定

还原剂变更前，某电厂内共设2个贮氨罐，容积2×100 m3，最大贮氨量约2×60 t。还原剂变更后，某电厂氨气制取的原料尿素和反应产物氨基甲酸铵不属于危险化学品，但脱硝系统中的氨气属于危险化学品。根据《建设项目环境风险评价技术导则》（HJ169—2018）、《企业突发环境事件风险分级方法》（HJ941—2018）判断。还原剂变更前脱硝区域Q值判定如表4所示。

3.1.2 风险等级判定

还原剂变更前后厂区脱硝区域风险等级变化情况如表5所示。

3.2 环境风险结论

还原剂变更为尿素制取氨气后，企业突发环境事件由较大环境风险等级降低为一般环境风险等级[4-5]。尿素化学性质相对稳定，毒性低，存储安全性较高，总体来说尿素制取氨气比使用液氨更安全，环境风险更容易控制。因此，还原剂由液氨变更为尿素制取氨气更为合理，环境风险更小。

4 结语

通过上述分析论证，项目将脱硝系统还原剂由液氨变更为尿素制取氨气，生产运行工艺更加安全，脱硝效率得到提高，废气排放浓度达到《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223—2011），污染物氮氧化物排放量减少，对环境的影响减小；脱硝系统还原剂由液氨变更为尿素制取氨气后有利于减少环境污染，环境风险等级也大大降低，从环保的角度是可行的。

参考文献

[1]杨硕，陈浩军，许旭斌.燃煤电厂脱硝还原剂液氨改尿素技术探讨[J].华东科技：综合，2019（12）：382-383.

[2]张莹华.某SCR脱硝还原剂液氨改尿素改造项目可行性分析[J].市场周刊：商务营销，2020（51）：1-3.

[3]李秀忠，霍雷霆.火电厂脱硝系统液氨改尿素实施及性能对比[J].东北电力技术，2020，41（9）：16-18，21.

[4]付贺鹏，赵小进，董立鹏.企业突发环境事件应急管理工作问题浅析[J].化工安全与环境，2023，36（11）： 81-83.

[5]王瑾，蒋会春，许盛彬.大型LNG接收站环境风险评估体系构建[J].科学技术与工程，2023，23（20）：8895-8900.