一、技術(shù)背景
隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，以煤為主的能源結(jié)構(gòu)使得我國燃煤煙氣的排放量大大增加，SO2和氮氧化物污染日益嚴(yán)重，并由此形成酸雨、霧霾等一系列環(huán)境問題。*以來煙氣凈化技術(shù)主要集中在除塵和脫硫方面，但隨著人們對氮氧化物危害的逐步認(rèn)識，脫除氮氧化物已成為當(dāng)前緊迫的任務(wù)。當(dāng)前國家對氮氧化物的排放要求越來越嚴(yán)，國內(nèi)脫硝市場正在全面啟動。
煙氣脫硝需使用大量的氨，其氨來源一般為氨水、液氨、尿素。其中，尿素因易于運輸保存、無毒性而被廣泛應(yīng)用。現(xiàn)有的尿素水解或熱解制氨技術(shù)，只利用了占尿素質(zhì)量50%的氨，其余大約占50%尿素是以無用的雜質(zhì)，水不溶物，縮二脲，二氧化碳的形式而排放，造成了尿素資源的浪費。并且運行成本升高，在減排氮氧化物的同時，卻增加了二氧化碳的排放，不利于節(jié)能減排。
1、尿素中的金屬離子
Ca、Fe、Cu、Zn、Cr、Ni、Mg、Na、K、Al作為尿素溶液中的雜質(zhì)，對SCR系統(tǒng)的催化劑具有毒害作用，影響SCR還原的轉(zhuǎn)化效率，因此，應(yīng)該嚴(yán)格控制這些元素含量。許多金屬離子對SCR催化劑的活性有影響。各種金屬離子元素對SCR催化劑的有失活作用。
2、尿素中的縮二脲
在尿素生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生副產(chǎn)物縮二脲；若存儲不當(dāng)，尿素溶液也會縮合為縮二脲。由于縮二脲會進(jìn)一步縮聚生成熔點大約為300℃的三聚氰酸而附著在SCR催化劑上，造成SCR系統(tǒng)堵塞，因此必須嚴(yán)格控制縮二脲。
3、尿素中的其它雜質(zhì)
水不溶物是尿素溶液中的不溶于水的雜質(zhì)，其可能堵塞熱解爐中的管道，噴嘴及SCR催化孔道，并進(jìn)一步覆蓋催化劑活性中心，降低催化劑的效率。
目前市售農(nóng)業(yè)尿素，工業(yè)尿素中的金屬離子、縮二脲、水不溶物、雜質(zhì)含量超標(biāo)，在尿素?zé)峤庵瓢睙峤獠?時還會產(chǎn)生沉淀，容易引起尿素?zé)峤鉅t管道和設(shè)備堵塞導(dǎo)致系統(tǒng)停車。
針對現(xiàn)有脫硝過程中尿素制氨的缺點，對此，洛陽萬山*應(yīng)用工程有限公司成功開發(fā)出LYWS煙氣脫硝高純度尿素溶液。該技術(shù)首先將尿素在高溫下進(jìn)行縮合反應(yīng)，使尿素分子的兩個氨基都能轉(zhuǎn)化為氨氣，避免了尿素溶液在熱解過程中的雜質(zhì)，水不溶物，縮二脲、CO2排放造成的浪費，同時杜絕了傳統(tǒng)的尿素?zé)峤庵瓢?、尿素由于含雜質(zhì)、水不溶物、縮二脲、CO2在熱解不*時造成的沉淀、結(jié)垢、堵塞等問題，是目前尿素制氨的高純度尿素溶液，具體技術(shù)指標(biāo)如下：
二、產(chǎn)品用途
國內(nèi)燃煤鍋爐煙氣脫硝大多數(shù)選擇SCR（選擇性催化還原）技術(shù)來滿足國家制定的NOx排放標(biāo)準(zhǔn)，SCR（選擇性催化還原）技術(shù)采用濃度約32.5%的尿素水溶液作為還原劑，尿素水溶液在進(jìn)入SCR轉(zhuǎn)化器之前被灼熱的廢氣轉(zhuǎn)化成氨，在催化轉(zhuǎn)化器內(nèi)氨與氧化氮發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成氮氣和水，降低了排放廢氣中的氮氧化物及微粒的濃度。采用本技術(shù)生產(chǎn)的LYWS煙氣脫硝高純度尿素溶液主要用于燃煤鍋爐煙氣脫硝的尿素?zé)峤庵瓢薄?/span>
三、產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)
1、LYWS
項 目 | 指標(biāo)要求 |
尿素含量（H2NCONH2） ，w / % | 31.8-33.3 |
密度（20℃），ρ/（g/ml） | 1.0870-1.0920 |
折光率 n 20D | 1.3817-1.3840 |
不溶物/ ( ㎎/㎏) ≤ | ＜20 |
氯化物 (Cl) / (㎎/㎏) ≤ | ＜0.2 |
堿度（以NH3 計），w /% ≤ | ＜0.2 |
磷酸鹽（PO4）/ (㎎/㎏) ≤ | ＜0.5 |
碳酸鹽（以CO2 計），w /% ≤ | ＜0.2 |
鈉(Na) / (㎎/㎏) ≤ | ＜0.5 |
鎂(Mg) / (㎎/㎏) ≤ | ＜0.5 |
鋁（Al）/ (㎎/㎏) ≤ | ＜0.5 |
鉀(K) / (㎎/㎏) ≤ | ＜0.5 |
鈣(Ca) / (㎎/㎏) ≤ | ＜0.5 |
鉻(Cr) / (㎎/㎏) ≤ | ＜0.2 |
鐵(Fe) / (㎎/㎏) ≤ | ＜0.5 |
鎳(Ni) / (㎎/㎏) ≤ | ＜0.2 |
銅(Cu) / (㎎/㎏) ≤ | ＜0.2 |
鋅(Zn) / (㎎/㎏) ≤ | ＜0.2 |
甲醛 (HCHO) / (㎎/㎏) ≤ | ＜9 |
縮二脲（C2H5N3O2），w /% ≤ | ＜0.3 |
2、普通工業(yè)與農(nóng)用尿素產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)
目前，我國尿素在農(nóng)業(yè)上用作肥料，在工業(yè)上用作塑料、樹脂、涂料、醫(yī)藥等工業(yè)原料，執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn)“GB2440-2001尿素”。要求指標(biāo)如下：
項 目 | 工業(yè)用（%） | 農(nóng)業(yè)用（%） |
優(yōu)等品 | 一等品 | 合格品 | 優(yōu)等品 | 一等品 | 合格品 |
總氮（N）（以干基計）≥ | 46.5 | 46.3 | 46.3 | 46.4 | 46.2 | 46.0 |
縮二脲 ≤ | 0.5 | 0.9 | 1.0 | 0.9 | 1.0 | 1.5 |
水（H2O）分 ≤ | 0.3 | 0.5 | 0.7 | 0.4 | 0.5 | 1.0 |
鐵（以Fe計） ≤ | 0.0005 | 0.0005 | 0.0010 | | | |
堿度（以NH3計） ≤ | 0.01 | 0.02 | 0.03 | | | |
硫酸鹽（以SO42-計） ≤ | 0.005 | 0.010 | 0.020 | | | |
水不溶物 ≤ | 0.005 | 0.010 | 0.040 | | | |
亞甲基二脲（以HCHO計）≤ | | | | 0.6 | 0.6 | 0.6 |
粒度 | D0.85mm-2.80mm ≥ D1.18mm-3.35mm ≥ D2.00mm-4.75mm ≥ D4.00mm-8.00mm ≥ | 90 | 90 | 90 | 93 | 90 | 90 |
注：1、若尿素生產(chǎn)工藝中不加甲醛，可不做亞甲基二脲含量的測定。 2、指標(biāo)中粒度項只需符合四檔中任一檔即可，包裝標(biāo)識中應(yīng)標(biāo)明。 |
| | | | | | | | |
3、LYWS質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與普通農(nóng)用、工業(yè)用尿素質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的差別
（1）LYWS縮二脲含量低于普通農(nóng)用尿素與工業(yè)用尿素。
LYWS（31.8-33.3%）中縮二脲含量要求≤0.3%，折固體尿素縮二脲含量≤0.9%。
我國農(nóng)用尿素和工業(yè)尿素生產(chǎn)絕大多數(shù)采用真空蒸發(fā)、自然通風(fēng)造粒塔工藝，除少數(shù)大型尿素裝置外，大多數(shù)裝置尿素產(chǎn)品縮二脲含量高于0.9%。
（2）LYWS水不溶物含量遠(yuǎn)低于普通農(nóng)用尿素與工業(yè)用尿素。
農(nóng)用尿素溶液對水不溶物含量沒有要求。
工業(yè)用尿素優(yōu)等品、一等品、合格品分別要求水不溶物含量≤50、100、400mg/kg。
LYWS要求水不溶物含量≤20 mg/kg，折固體尿素要求水不溶物含量≤60 mg/kg。質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)高于農(nóng)用尿素與工業(yè)尿素。
（3）LYWS煙氣脫硝高純度尿素金屬離子含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于普通農(nóng)用尿素與工業(yè)用尿素。
農(nóng)用尿素對金屬離子含量沒有要求。
工業(yè)尿素僅對鐵離子含量有要求，優(yōu)等品、一等品、合格品分別要求鐵離子含量≤5、5、10mg/kg。
LYWS共對10種金屬離子含量提出了要求，其中鈉、鎂、鋁、鉀、鈣、鐵離子含量均要求≤0.5 mg/kg，折固體尿素均要求小于≤1.5 mg/kg；其中鉻、鎳、銅、鋅離子含量均要求≤0.2 mg/kg，折固體尿素均要求小于≤0.6 mg/kg。質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)高于農(nóng)用尿素與工業(yè)尿素。
（4）LYWS甲醛含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于農(nóng)用尿素甲醛含量。
農(nóng)用尿素要求甲醛含量≤0.6%，即6000 mg/kg。
LYWS中甲醛含量要求≤9mg/kg，折固體尿素含量≤27mg/kg，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于農(nóng)用尿素質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
以上對比可以看出，LYWS質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)高于農(nóng)用尿素產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
四、農(nóng)用尿素溶液與LYWS煙氣脫硝高純度尿素溶液檢測結(jié)果
項目 | 農(nóng)用尿素溶液 | LYWS煙氣脫硝高純度尿素溶液 | 國家標(biāo)準(zhǔn) |
尿素含量，%（m/m） | 31.9% | 31.9% | 31.8~33.2 |
密度，20℃，kg/m3 | 1090.0 | 1090.0 | 1087.0~1093.0 |
折射率，20℃ | 1.3829 | 1.3829 | 1.3814~1.3843 |
堿度（以NH3計），%（m/m） | 0.4 | 0.1 | ＜0.2 |
縮二脲，%（m/m） | 0.4 | 0.25 | ＜0.3 |
醛，mg/kg | 3 | 3 | ＜5 |
不溶物，mg/kg | ＞20 | 1 | ＜20 |
磷酸鹽（PO4），mg/kg | 0.7 | ＜0.5 | ＜0.5 |
Ca，mg/kg | 0.2 | ＜0.1 | ＜0.5 |
Fe，mg/kg | 0.1 | ＜0.1 | ＜0.5 |
Cu，mg/kg | 0.05 | ＜0.5 | ＜0.2 |
Zn，mg/kg | 0.05 | ＜0.5 | ＜0.2 |
Cr，mg/kg | 0.05 | ＜0.5 | ＜0.2 |
Ni，mg/kg | 0.05 | ＜0.5 | ＜0.2 |
Al，mg/kg | 0.1 | ＜0.1 | ＜0.5 |
Mg，mg/kg | 0.1 | 0.1 | ＜0.5 |
Na，mg/kg | 2 | 0.2 | ＜0.5 |
K，mg/kg | 0.5 | 0.2 | ＜0.5 |
特征吸收 | * | * | * |
五、工業(yè)尿素溶液與LYWS煙氣脫硝高純度尿素溶液檢測結(jié)果
項目 | 工業(yè)尿素溶液 | LYWS煙氣脫硝高純度尿素溶液 | 國家標(biāo)準(zhǔn) |
尿素含量，%（m/m） | 33.1% | 33.1% | 31.8~33.2 |
密度，20℃，kg/m3 | 1090.0 | 1090.0 | 1087.0~1093.0 |
折射率，20℃ | 1.3829 | 1.3829 | 1.3814~1.3843 |
堿度（以NH3計），%（m/m） | 0.4 | 0.1 | ＜0.2 |
縮二脲，%（m/m） | 0.9 | 0.25 | ＜0.3 |
醛，mg/kg | 3 | 3 | ＜5 |
不溶物，mg/kg | ＞20 | 0.8 | ＜20 |
磷酸鹽（PO4），mg/kg | 5.8 | ＜0.5 | ＜0.5 |
Ca，mg/kg | 7 | ＜0.1 | ＜0.5 |
Fe，mg/kg | 0.4 | ＜0.05 | ＜0.5 |
Cu，mg/kg | 0.05 | ＜0.05 | ＜0.2 |
Zn，mg/kg | 0.05 | ＜0.05 | ＜0.2 |
Cr，mg/kg | 0.05 | ＜0.05 | ＜0.2 |
Ni，mg/kg | 0.05 | ＜0.05 | ＜0.2 |
Al，mg/kg | 0.1 | 0.06 | ＜0.5 |
Mg，mg/kg | 9 | 0.1 | ＜0.5 |
Na，mg/kg | 8 | 0.1 | ＜0.5 |
K，mg/kg | 4 | 0.1 | ＜0.5 |
特征吸收 | * | * | * |
六、技術(shù)特點
1、產(chǎn)品純度高
LYWS純度高、無雜質(zhì)、無水不溶物、無縮二脲、無CO2排放等問題，產(chǎn)品利用率高，運行費用低，經(jīng)濟效益好，在尿素?zé)峤庵瓢钡倪^程中，不會存在結(jié)垢、堵塞等問題。
2、為滿足環(huán)保需要，目前國內(nèi)煙氣脫硝項目很多，這些項目需要大量氨。LYWS可作為這些項目的配套項目進(jìn)行專業(yè)化運作。
3、LYWS是尿素?zé)峤庵瓢奔夹g(shù)的進(jìn)一步優(yōu)化和提高，*地提高了對環(huán)境的保護。LYWS熱解產(chǎn)生的氨隨時用來脫硝，減少氨的存放和泄漏等問題。避免了傳統(tǒng)農(nóng)用尿素或工業(yè)尿素?zé)峤膺^程中水不溶物、雜質(zhì)、縮二脲及二氧化碳的排放，減少了對環(huán)境的污染。
4、LYWS在熱解的過程中，可根據(jù)需要定時定量的產(chǎn)生氨氣，隨時用于脫硝，*地提高了生產(chǎn)裝置的安全性，避免了外購液氨需要運輸、儲存等一系列安全和環(huán)境問題。
5、從經(jīng)濟效益和社會效益等多方面來看，LYWS是目前尿素?zé)峤庵瓢钡牟缓s質(zhì)，不含水不溶物，無二氧化碳排放的高純度尿素溶液，即能滿足脫硝的需要，又能產(chǎn)生很好的經(jīng)濟效益。
6、LYWS，屬高科技產(chǎn)品，*，已申請國家。
7、單純的LYWS項目也可以技改方式進(jìn)入電廠，不需要參加招投標(biāo)。
8、LYWS可以與其他脫硝公司配套運行，也可以參與脫硝技改或配套總承包。
