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自主研发尿素热解制氨技术 获中国电力创新奖二等奖

  • 发布时间:2015-11-12 01:31:03  来源:科技日报  作者:佚名  责任编辑:罗伯特

  2015年10月14日,中国电力企业联合会设立的“中国电力创新奖”首届颁奖仪式在上海世博展览馆成功举行,由大唐科技产业集团有限公司(现大唐环境产业集团股份有限公司)作为主持单位,联合东南大学、大唐洛阳热电有限责任公司等单位研发的“大型燃煤电厂SCR脱硝尿素热解制氨关键技术研究与应用”项目荣获中国电力创新奖二等奖,项目负责人彭代军代表研发团队领奖。

  脱硝还原剂的选择一般从其物理性质、经济性和安全性方面综合考虑,目前主要有液氨、氨水和尿素三种。由于液氨是危险化学品,随着国家对安全的日益重视,以及一系列相关限制措施的逐渐出台,使得电厂使用液氨时在审批、工期、占地等诸多方面受到了越来越多的制约,投运后通过环保验收的程序也较为繁琐;而氨水因其氨含量低、体积大、运输不便、运行成本高而受到应用的局限。作为无危险的制氨原料,尿素具有与液氨相同的脱硝性能,又是广泛应用的绿色肥料,无毒无害,使用安全,因而没有法规限制,并且便于运输和储存。

  多年来,因使用不当,由液氨造成的伤亡损失十分惨重。火电厂脱硝若采用液氨为原料,其使用量非常巨大,以一座中型火电厂为例,每天大约需要消耗液氨10吨。全国有数千座火电厂,如全部使用液氨,仅此一项相当于每天有几千台10吨的液氨罐车奔跑于全国各地,用于运输原料,安全隐患不容忽视。目前在国内SCR(Selective Catalytic Reduction,选择性催化还原法)脱硝采用尿素为还原剂已经成为一种趋势,并逐渐成为主流,尤其是在一些重点区域和离居民区较近的城市电厂,尿素热解制氨技术得到越来越多的应用。

  但长期以来,该项技术被国外公司所垄断,国内企业不得不支付高昂的设备费和技术使用费。为了打破国外公司技术垄断,中国大唐集团公司于2012年正式成立科技攻关项目:组织科研团队,对采用尿素作为原材料应用于火电厂烟气污染治理的技术进行攻关研究。课题组制定了“基础理论→小型实验→CFD模拟→中试实验→示范工程”五个阶段的技术开发路线,对尿素热解制氨技术进行系统研究,每一个阶段都形成成果。

  课题组在成功获得基础理论和实验室研究成果的基础上,通过进一步地示范工程技术开发、建设,2014年6月7日20时,项目首台示范装置——大唐洛阳热电厂#5机尿素热解制氨示范装置顺利通过168h试运行,并正式移交业主。试运行期间各项性能指标优异,热解装置成功实现自动运行,可以跟踪不同的氨气需求量信号自动调整制氨量,系统响应时间达到10s以内,同步满足不同负荷工况下的脱硝效率要求,实现SCR出口NOx值的达标排放。

  针对项目创新,在研究过程中进行了大量的技术专利申请,仅尿素热解这一项技术就申请了18项专利,并且集中度高,已形成了专利群保护,构建了较强的技术壁垒。基于研究和开发,在技术专利、理论研究、流场设计、热模中试数据、工程试验测试等方面,本项目已超越国外竞争对手,处于领先地位。

  2014年9月2日,“大型燃煤电厂SCR脱硝尿素热解制氨关键技术研究与应用”项目技术鉴定会在北京召开。鉴定委员会认为:项目研究取得诸多创新成果,形成了具有自主知识产权的尿素热解制氨成套技术,通过了工程验证,技术达到国际先进水平,可替代同类进口技术和设备。建议在大型燃煤电厂烟气脱硝相关工程中积极推广应用。

  目前,项目通过推广已经成功应用于9台锅炉的SCR脱硝、除尘等环保工程上,收获了巨大的经济效益,通过不断的科技开发和应用,项目研制的尿素热解制氨技术已经转化为成熟可靠的商业化技术。同时,课题组正在着手进行尿素热解技术商标申请等工作,以进一步形成品牌和名牌效应,为我国的脱硝环保行业注入自主创新技术,为祖国的节能减排作出贡献,形成良好的社会效益。期待在不久的将来,能够将该技术出口到海外,参与国际竞争,推动高附加值的技术成果在世界范围内的应用。(赵宇明 彭代军)

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