液氨是火力发电厂烟气脱硝常用还原剂中最为经济、实用,系统简单,响应速度快,建设投资少、运行费用低。但液氨有强烈刺激味、易燃、遇热易爆炸,运输和储存存在大的安全风险,液氨储罐是火力发电厂的重大危险源。本文针对某发电厂4台燃煤机组烟气脱硝替代液氨改造,工程研究和优化改造的技术路线、技术方案、技术参数和运行控制策略,现场调试和试验优化尿素制氨装置。论文综合比较了尿素制氨不同工艺的特点,结果显示:基于高温烟气的尿素热解,虽比传统热解大幅降低了运行费用,启动快、动态响应好,但尿素利用率低,有腐蚀结晶堵塞风险,且只能单元制,改造投入大;基于低参数蒸汽的尿素水解,能耗少,且多台机组可公用制氨站,改造投入小、运行灵活性强、备用裕量大,但有启动时间较长、动态响应较慢的不足;催化水解显著提高尿素水解的反应速率,缩短了启动时间,提高了动态响应能力,尿素利用率达到99.0%,能满足机组深度调峰和灵活运行要求。基于水解器内热力与传热过程的运行特性研究表明:水解器内温度和压力随制氨量的增大而上升,水解器应采用滑压运行;加热蒸汽的压力是影响水解器运行温度的主要因素,控制加热蒸汽压力高低和维持加热蒸汽压力稳定是调整和维持水解器运行温度的关键技术;水解器气相压力高于运行温度对应的水蒸汽饱和压力,其放大倍率正比与尿素溶液的浓度,监测水解器的压力和温度,建立模型实时计算水蒸汽与水解气的组分数,可在线监测和评估制氨品质和水解器的运行状态;水解器的制氨出力正比于加热蒸汽流量,基于壳侧压力偏差信号的PID调节器控制加热蒸汽调门的开度,及时增减加热蒸汽流量,满足喷氨流量要求。基于不同尿素制氨工艺的综合比选,对论文改造工程提出采用尿素催化水解的公用制氨站的系统设计,按50%冗余配置3台水解器、100%冗余配置2台溶解罐和2台储存罐,按尿素溶液在水解器内滞留不少于30min选取水解器容积,水解器运行温度130℃~140℃、压力0.35~0.55MPa。通过加热蒸汽减温减压装置的优化调整,现场试验寻优加热蒸汽调门开度的控制参数,尿素水解器的运行温度和压力达到设计值,平稳且快速地响应烟气SCR脱硝喷氨要求的变化。