- 工作原理
- 尿素热解炉是利用热能将尿素溶液分解为氨气（\(NH_3\)）和二氧化碳（\(CO_2\)）的设备。尿素溶液（通常质量浓度为 40% - 50%）被喷入热解炉内，在高温环境下，尿素发生热解反应，化学方程式为：\(CO(NH_2)_2→NH_3↑ + HNCO\)，生成的异氰酸（\(HNCO\)）会进一步水解：\(HNCO + H_2O→NH_3+CO_2\)。最终产物主要是氨气，氨气作为还原剂用于后续的烟气脱硝反应，如在 SCR（选择性催化还原）或 SNCR（选择性非催化还原）系统中与氮氧化物（\(NO_x\)）反应，将其转化为氮气和水，从而降低烟气中\(NO_x\)的含量。
- 结构组成
- 炉体：一般是耐高温的金属材料制成，如不锈钢等，能够承受热解过程中的高温。炉体内部有良好的隔热层，减少热量散失，提高热解效率。
- 尿素喷射系统：包括尿素溶液输送管道、计量泵和喷射装置。计量泵精确控制尿素溶液的流量，喷射装置将尿素溶液均匀地喷入热解炉内，确保尿素能够充分受热分解。
- 加热系统：有多种加热方式。一种常见的是采用天然气燃烧器提供热量，燃烧器通过调节燃料的供给量来控制热解炉内的温度。还有的采用电加热方式，通过加热元件来维持热解所需的高温环境。
- 混合装置：在炉内设有混合装置，用于使尿素溶液的雾滴与热空气或热气充分混合，保证尿素分解反应在均匀的温度环境下进行，防止局部过热或分解不完全的情况。
- 出口管道：热解后的气体产物（主要是氨气和二氧化碳）通过出口管道输送到脱硝反应区域。出口管道也需要有一定的保温措施，防止氨气在输送过程中重新凝结。
- 运行参数及影响因素
- 温度：热解温度是关键因素。一般来说，尿素热解的温度范围在 350 - 650℃之间。温度过低，尿素分解不完全，会产生一些中间产物，如缩二脲等，这些中间产物可能会堵塞管道或者影响脱硝效果；温度过高，虽然能保证尿素完全分解，但会增加能源消耗，并且可能对设备造成损坏。
- 停留时间：尿素溶液雾滴在热解炉内的停留时间也很重要。足够的停留时间才能保证尿素完全分解，通常停留时间在 1 - 5 秒左右。停留时间过短，尿素分解不完全；停留时间过长，会降低设备的处理效率。
- 尿素溶液浓度：尿素溶液的浓度会影响热解过程。合适的浓度范围可以保证喷射的均匀性和热解的效率。如果浓度过高，溶液的粘度增加，喷射效果变差，可能导致局部尿素过多，分解不均匀；浓度过低，会增加溶液的输送量和热解炉的负荷。
- 应用领域
- 广泛应用于火力发电厂、水泥厂、钢铁厂等工业领域的烟气脱硝系统。在火力发电厂中，它是实现环保排放标准，减少氮氧化物排放的重要设备。对于水泥厂和钢铁厂等产生大量高温烟气的企业，利用自身生产过程中的余热来驱动尿素热解炉，既可以实现脱硝，又能有效利用能源。
