一种解决尿素热解法脱硝 AIG 流量计堵塞的方法

尿素热解法脱硝 AIG 管道流量测量通常采用孔板等类型的节流件，热解过程中产生的中间产物在低温情况下容易结晶，在流量测量一次元件处造成管道堵塞，提出了一种采用楔形流量计取代孔板流量计解决堵塞的办法，在应用中收到了良好的效果。

引言

SCR 法脱硝通常采用液氨法和尿素热解法两种方式。由于液氨在运输、卸料和储存过程中都有可能产生泄露，存在一定的安全隐患，因此电厂在选择脱硝方案时，越来越倾向于采用尿素热解法。

尿素（分子式 CO（NH2）2）是一种白色晶体，易溶于水，且吸湿性强。尿素热解法脱硝的原理是利用尿素热解产生的氨气和烟气中的氮氧化物反应，生产 N2 和水，从而降低 NOX 的排放。具体反应过程如下：

CO（NH2）2=HN3+HNCO HNCO+H2O=NH3+CO2 4NO+4NH3+O2=4N2+6H2O（主要反应）NO+NO2+2NH3=2N2+3H2O（主要反应）4NO+4HNCO+O2=4N2+4CO2+2H2O（可能反应）

尿素溶液热解过程中尿素可能未完全分解，随着氨空混合气进入喷射格栅，随着管道中温度降低，混合气中夹带的尿素液滴可能会重新结晶，同时尿素热解过程中产生的一些中间产物也可能会重新结晶。在 AIG 分配管中通常采用差压法原理进行流量测量，差压法流量计需要在管道中增加节流元件，结晶后的尿素和其他产物容易在节流元件处堆积，并最终堵塞管道。解决 AIG 管道流量元件处的堵塞成了大多数尿素热解法脱硝工程关注的问题。

1 普通差压流量计的问题

差压式流量计是一种常用的流量测量方法，适用于封闭管道中的气体、液体流量测量。根据伯努利公式，流体动能与压力势能之和是一个常数，流体经过管道中的节流元件时，在节流件附近造成局部收缩，流速增加，静压变小，其上、下游两侧产生静压力差，通过差压变送器测量两侧的静压力差，经过换算即可得到流体的流量。

工业生产中常用的差压式流量计主要有孔板流量计、喷嘴式流量计、文丘里管流量计、均速管（巴类流量计）等形式。均速管流量计通常为一根垂直插入介质管道的不锈钢管，流体流过不锈钢管时，管前压力会稍高于静压，形成高压区，不锈钢管前壁开有高压侧取压孔，管背面压力会稍低于静压，形成低压区，不锈钢管后壁开有低压侧取压孔，通过高压区和低压区的压力差即可计算流体流速。除均速管流量计外，上述几种流量计都是在管道中突然缩径，从而改变流体流速进而产生差压，其中最常用的孔板流量计节流装置结构简单，且牢固、性能稳定可靠，使用期限长，价格较低，是工业中常用到的流量测量仪表，整个加工过程采用国际标准，其结构及安装形式如图 1 所示。

从热解炉来的氨空混合气中未完全分解并重新结晶的尿素以及中间产物会在节流元件与管道结合的部位堆积，导致孔板的实际截面比及流量系数与计算数值逐渐偏离，流量测量误差逐渐增加。最终在孔板处由于尿素结晶的堆积造成管道堵塞。

2 楔形流量计

楔形流量计是一种新型的差压式流量计，在上世纪 70 年代首次引进，其测量原理与孔板流量计相同，但是在高粘度流体测量中具有良好的效果。其测量元件是一个”V”字形楔块，圆滑顶角朝下，便于粘稠流体顺利通过，不易在节流元件处沉积，因此楔形流量计具有自清洗功能。

楔形流量计适用于低雷诺数的流量测量，因而特别适合于高粘度流体测量，如化工厂各种高粘度流体以及污水、重油等的测量。楔形孔板在管道中的安装示意图如图 2 所示。