CN103551034A

CN103551034A - 尿素热解制氨装置

Info

Publication number: CN103551034A
Application number: CN201310542654.2A
Authority: CN
Inventors: 李金晶; 郭玥; 赵振宁; 张清峰
Original assignee: State Grid Corp of China SGCC; North China Electric Power Research Institute Co Ltd
Current assignee: State Grid Corp of China SGCC; North China Electric Power Research Institute Co Ltd
Priority date: 2013-11-05
Filing date: 2013-11-05
Publication date: 2014-02-05

Abstract

本发明提供了一种尿素热解制氨装置，包括烟道（4）和至少一条烟气旁路（6），烟气旁路（6）的两端均与烟道（4）连通，烟气旁路（6）设有至少一个能够向该烟气旁路（6）内喷射尿素溶液的喷枪（52）。该尿素热解制氨装置通过设置烟气旁路和在烟气旁路内设置喷枪从而可以很好的控制烟气中氨气的浓度，另外，该尿素热解制氨装置的结构简单，维护方便。

Description

尿素热解制氨装置

技术领域

本发明涉及环保装置技术领域，具体是一种尿素热解制氨装置。

背景技术

SCR（selective catalytic reduction）脱硝工艺需要氨作为还原剂，一般氨有三种形态：液氨、尿素、氨水。目前使用较多的为液氨，大多SCR脱硝技术也都采用此工艺。由于液氨属于高危险品，其储存和运输都极为不便，且对电厂及周边环境都形成较大的安全隐患，因此在一些人口较为集中或靠近市区的一些电厂主要采用尿素制氨以提高脱硝装置的安全性。尿素制取氨，通常有两种方法：热解和水解。水解法是将尿素以水溶液的形式加以分解，热解法是直接快速加热雾化后的尿素溶液进行分解。尿素在高压下(2.0MPa)的热解温度为160-240℃，在常压下的热解温度为350-460℃。

为了节约能源，本领域的技术人员又发明了利用烟气余热加热尿素的方法，烟气余热加热尿素有两种可选方法：接触式加热法和混合式加热法。接触式加热法是采用换热器将烟气的热能传递给尿素溶液，烟气与尿素溶液间只有能量交换而不存在质量交换；混合式加热法则是直接将尿素溶液喷入烟气中，二者之间既有能量交换也有质量交换。现有利用烟气余热加热尿素的技术中多采用接触式加热法，这样做的优点是尿素溶液不会被烟尘沾污，尿素喷枪运行可靠性高，但是接触式加热的换热效率较低。而混合式加热法是将尿素溶液直接喷入高温烟气中，可以高效利用烟气的余热将尿素溶液快速加热到适合的分解温度，但混合式加热法也存在尿素溶液喷入后烟气中氨气的浓度不容易控制的问题。

为了便于理解，将本文所涉及的技术名称进行解释：

SCR（selective catalytic reduction）脱硝：选择性催化还原法脱硝，即在锅炉尾部烟道喷入液氨或氨水，在280-420℃和催化剂作用下，烟气中氮氧化物被NH3还原脱除的反应。

均流格栅：布置在SCR反应区前的格栅板，使烟气均匀流过反应区内的催化剂，以提高脱硝反应效率。

省煤器：布置在锅炉尾部烟道内的受热面，用于预加热即将进入锅炉水冷壁的给水。

负压：气体压力低于大气压力的状态。

发明内容

为了解决混合式加热法存在尿素溶液喷入后烟气中氨气的浓度不容易控制的技术问题。本发明提供了一种尿素热解制氨装置，该尿素热解制氨装置通过设置烟气旁路和在烟气旁路内设置喷枪从而可以很好的控制烟气中氨气的浓度，另外，该尿素热解制氨装置的结构简单，维护方便。

本发明为解决其技术问题采用的技术方案是：一种尿素热解制氨装置，包括烟道和至少一条烟气旁路，烟气旁路的两端均与烟道连通，烟气旁路设有至少一个能够向该烟气旁路内喷射尿素溶液的喷枪。

烟道内设有省煤器和均流格栅，烟气旁路的一端与位于省煤器入口的烟道连通，该烟气旁路的另一端与位于均流格栅入口的烟道连通。

烟气旁路的一端内的气压大于该烟气旁路的另一端内的气压。

烟气旁路设有用于调节烟气旁路内烟气流量的烟气挡板。

喷枪连接有用于向喷枪内注入压缩空气的管道，管道上设有空气阀门。

喷枪连接有流量分配和计量装置。

烟气旁路设有用于监测该烟气旁路内烟气流量的流量传感器。

烟气旁路设有用于监测该烟气旁路内尿素热解温度的温度传感器。

本发明的有益效果是：

1、利用省煤器前的烟气余热提供尿素热解所需热量，无需外加热源；

2、采用混合式加热法，加热效率高，系统体积小；

3、利用省煤器前后的烟气差压作为加热系统的驱动力，不需要增加风机等设备，脱硝系统的能耗小；

4、结构简单，维护方便。

附图说明

下面结合附图对本发明所述的尿素热解制氨装置作进一步详细的描述。

图1是尿素热解制氨装置的结构示意图。

其中1.省煤器，2.均流格栅，3.脱硝催化剂，4.烟道，51.流量分配和计量装置，52.喷枪，53.空气阀门，54.管道，6.烟气旁路，61.烟气挡板，62.流量传感器，63.温度传感器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明所述的尿素热解制氨装置作进一步详细的说明。一种尿素热解制氨装置，包括烟道4和至少一条烟气旁路6，烟气旁路6的两端均与烟道4连通，烟气旁路6设有至少一个能够向该烟气旁路6内喷射尿素溶液的喷枪52，如图1所示。

现有技术中直接向烟道4中喷射尿素溶液，烟道4中烟气的流量无法控制，可能出现烟气停留时间小于尿素溶液热解反应所需时间，降低尿素分解率，影响脱硝系统运行的经济性。增加了烟气旁路6后，喷枪52向烟气旁路6内喷出尿素溶液，如图1中箭头B表示尿素溶液，该尿素溶液在烟气旁路6内的热解反应的停留时间可以由该烟气旁路6内的烟气流量进行调节，以保证尿素充分热解。

烟气旁路6沿水平方向设置，即烟气旁路6沿炉膛的宽度方向设置。烟道4内设有省煤器1和均流格栅2，烟气旁路6的一端与位于省煤器1入口的烟道4连通，该烟气旁路6的另一端与位于均流格栅2入口的烟道4连通。由于省煤器1的两侧存在压差，所以烟气旁路6的一端内的气压大于该烟气旁路6的另一端内的气压，如图1所示，烟气旁路6的左端内的气压大于该烟气旁路6的右端内的气压。这样烟气能够自动在烟气旁路6中流动而无需外加鼓风装置。

烟气旁路6设有用于调节烟气旁路6内烟气流量的烟气挡板61。喷枪52连接有用于向喷枪52内注入压缩空气的管道54，管道54上设有空气阀门53，在喷枪停运工况下，连续通入压缩空气（如箭头C所示），可以保证喷枪不被烟尘堵塞，由于烟气处于负压运行，如果喷枪在运行中发生堵塞，可以直接将喷枪从烟气通道中拔出进行疏通和维护，而不必担心高温烟气喷出伤人。

喷枪52连接有流量分配和计量装置51，流量分配和计量装置51的作用主要有两个：1、分配各只喷枪中的尿素溶液的流量，使烟气与尿素溶液混合均匀；2、计量尿素溶液的流量，为运行控制提供参考数据，并方便经营管理人员计算脱硝系统经济性。烟气旁路6设有用于监测该烟气旁路6内烟气流量的流量传感器62。烟气旁路6设有用于监测该烟气旁路6内尿素热解温度的温度传感器63。根据流量传感器62和温度传感器63的监测，由烟气挡板61控制烟气旁路6内烟气的流量，从而控制尿素热解反应的停留时间。

工作时，烟气旁路6内热解反应生成的氨气与箭头A所示的烟气在烟道4的右侧均匀混合后经过均流格栅2，在脱硝催化剂3的作用下烟气中的氮氧化物被还原脱除。

以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。

Claims

1.一种尿素热解制氨装置，其特征在于，所述尿素热解制氨装置包括烟道（4）和至少一条烟气旁路（6），烟气旁路（6）的两端均与烟道（4）连通，烟气旁路（6）设有至少一个能够向该烟气旁路（6）内喷射尿素溶液的喷枪（52）。

2.根据权利要求1所述的尿素热解制氨装置，其特征在于：烟道（4）内设有省煤器（1）和均流格栅（2），烟气旁路（6）的一端与位于省煤器（1）入口的烟道（4）连通，该烟气旁路（6）的另一端与位于均流格栅（2）入口的烟道（4）连通。

3.根据权利要求1所述的尿素热解制氨装置，其特征在于：烟气旁路（6）的一端内的气压大于该烟气旁路（6）的另一端内的气压。

4.根据权利要求1所述的尿素热解制氨装置，其特征在于：烟气旁路（6）设有用于调节烟气旁路（6）内烟气流量的烟气挡板（61）。

5.根据权利要求1所述的尿素热解制氨装置，其特征在于：喷枪（52）连接有用于向喷枪（52）内注入压缩空气的管道（54），管道（54）上设有空气阀门（53）。

6.根据权利要求1所述的尿素热解制氨装置，其特征在于：喷枪（52）连接有流量分配和计量装置（51）。

7.根据权利要求1所述的尿素热解制氨装置，其特征在于：烟气旁路（6）设有用于监测该烟气旁路（6）内烟气流量的流量传感器（62）。

8.根据权利要求1所述的尿素热解制氨装置，其特征在于：烟气旁路（6）设有用于监测该烟气旁路（6）内尿素热解温度的温度传感器（63）。