“液氨改尿素”通常指在工业脱硝系统（如选择性催化还原SCR或选择性非催化还原SNCR）中，将原本使用的液氨还原剂替换为尿素的过程。这一改造的核心目的是降低安全风险（液氨为易燃、有毒的危险化学品），同时利用尿素相对安全、易储存运输的优势。以下从背景、技术原理、改造关键、经济与合规性等方面详细说明：

一、改造背景：为何从液氨转向尿素？

液氨作为传统脱硝还原剂，存在显著安全短板：

• 高危险性：液氨属《危险化学品目录》中的2.3类有毒气体，泄漏易引发中毒、爆炸（与空气混合爆炸极限15%-28%），运输、储存（需高压储罐）、使用过程中安全风险高，企业需投入大量资源满足安全监管（如重大危险源管理、应急预案等）。

• 监管趋严：随着安全环保法规升级（如《危险化学品安全管理条例》），液氨储罐被列为重大危险源，企业安全合规成本（审批、监测、保险等）持续增加。

尿素则具备安全优势：

• 低危险性：尿素为固体，无毒、不易燃，储存（常温常压仓库）、运输（普通货车）风险低，不属于危险化学品。

• 政策鼓励：多地明确鼓励“液氨改尿素”，以减少危险源，提升本质安全。

二、技术原理：尿素如何替代液氨？

液氨与尿素的脱硝本质均是通过还原剂（NH₃）与NOx反应生成N₂和H₂O，但尿素需先转化为NH₃，这一过程通过“水解”或“热解”实现：

1. 尿素水解

尿素在催化剂作用下与水反应生成NH₃和CO₂：
${\text{CO(NH}}_2{\text{)}}_2+{\text{H}}_2\text{O}\to 2{\text{NH}}_3+{\text{CO}}_2$

• 条件：需140-190℃温度、催化剂（如铝硅酸盐、金属氧化物）。

• 设备：水解反应器、蒸汽加热系统（提供热量）、催化剂床层。

2. 尿素热解

尿素在高温（600-800℃）下直接分解：
${\text{CO(NH}}_2{\text{)}}_2\to {\text{NH}}_3+\text{HNCO}$（异氰酸），随后HNCO水解：
$\text{HNCO}+{\text{H}}_2\text{O}\to {\text{NH}}_3+{\text{CO}}_2$

• 条件：高温由燃烧器（燃油/燃气）加热空气提供。

• 设备：热解炉、燃烧器、尿素喷枪（将尿素溶液喷入高温气流）。

三、改造关键：从液氨到尿素的系统调整

改造需围绕“尿素制备→分解→氨气输送”重构系统，核心包括：

1. 尿素储存与制备系统

• 储存：固体尿素需设专用仓库（防潮、通风），取代液氨高压储罐。

• 溶解：固体尿素溶解为40%-50%浓度的尿素溶液（需溶解罐、搅拌器、过滤器，防止杂质堵塞管道）。

• 输送：溶液通过输送泵送至水解/热解装置，需设置回流管路防结晶（低温易结晶，需伴热）。

2. 尿素分解系统（水解/热解）

• 选型：水解适合有蒸汽源的场景（如电厂利用汽轮机抽汽），热解适合无蒸汽源或需快速响应的场景（如水泥窑）。

• 布置：水解反应器需靠近脱硝反应器，减少氨气输送距离；热解炉需集成燃烧器、热解室，确保高温均匀性。

3. 氨气输送与控制

• 管道：液氨为液态输送，尿素分解后为气态，需调整管道材质（防NH₃腐蚀）、保温（防冷凝）。

• 控制逻辑：原液氨流量直接由NOx浓度调节，改造后需增加“尿素溶液流量→分解效率→氨气流量”的多级控制（DCS系统需升级，增加尿素制备、分解模块）。

4. 安全与环保

• 安全：尿素储存无重大危险源，但需防溶液结晶（伴热、冲洗）、分解装置防超温（温度报警联锁）。

• 环保：尿素分解产物为NH₃、CO₂，无其他有害物，但需控制氨逃逸（脱硝系统优化喷氨均匀性）。

“液氨改尿素”是工业脱硝领域“安全替代”的典型案例，通过尿素溶解、水解/热解系统改造，在保留脱硝效率的同时，显著降低安全风险，符合政策导向。改造需综合考虑技术路线（水解/热解）、初始投资、运行成本，并优化控制逻辑与设备维护，以实现安全、经济、环保的平衡。