CN103803582A

CN103803582A - 尿素热解脱硝法热解炉的加热方法

Info

Publication number: CN103803582A
Application number: CN201310729600.7A
Authority: CN
Inventors: 白秀森; 张文毅
Original assignee: Huaneng Power International Inc
Current assignee: Huaneng Power International Inc
Priority date: 2013-12-26
Filing date: 2013-12-26
Publication date: 2014-05-21

Abstract

本发明实施例公开了尿素热解脱硝法热解炉的加热方法。所述方法包括：当燃气－蒸汽联合循环机组稳定运行后，判断余热锅炉的状态是否达到预定供热条件；当余热锅炉达到预定供热条件时，使用高温风机抽取所述余热锅炉内的烟气对热解炉进行加热，使所述热解炉的尾部出口温度逐渐升高至380℃；当所述燃气－蒸汽联合循环机组停机后，将所述热解炉的温度降至预设温度。本发明提供的加热方法，可以利用余热锅炉中的热烟对热解炉进行加热，不需要额外的能源，能源消耗量少。

Description

尿素热解脱硝法热解炉的加热方法

技术领域

本发明涉及机电领域，尤其涉及尿素热解脱硝法热解炉的加热方法。

背景技术

燃气—蒸汽联合循环机组排放的烟气中含有的氮氧化物（NOx），在阳光的作用下会产生光化学反应，形成光化学烟雾，造成严重的大气污染。为实现绿色环保的目的，电厂通常会对燃烧排放烟气进行脱硝处理。

对燃烧排放烟气进行脱硝处理通常采用选择性催化还原法（SCR，SELECTIVECATALYTIC REDUCTION）。选择性催化还原法是指在催化剂的作用下，以NH₃为还原剂，与烟气中的氮氧化物反应生成无毒、无污染的氮气和水。能产生脱硝还原剂NH₃有两种制备方法：直接法和间接法。直接法通过液氨或氨水汽化制取氨气；间接法即为水解或热解干尿素法制取氨气。

液氨与氨水均为危险化学品，在存储及运输方面国家有严格法律法规要求。与液氨和氨水相比，尿素是无毒、无害的化学品。尿素作为脱硝还原剂允许环境较好，便于运输和储存，可以用火车或汽车运输，运输和储存过程不需要特别的安全措施，可避免在储存、管路及阀门泄漏时造成危险，因此，现有技术中越来越多采用尿素作为脱硝还原剂。

尿素制氨的方法主要有水解法和热解法两种。水解法存在用水量大、易生成残留尿素聚合物、水解过程需要高温高压操作易出现安全问题等多种缺点。因此，在实际应用中，通常采用热解法制氨。采用热解法时，需要使用热源对热解炉进行加热，使热解炉的温度达到热解尿素所需的温度。

现有技术对热解炉进行加热的通常做法是采用天然气或柴油与空气混合燃烧产生高温烟气，将高温烟气通入热解炉内对热解炉进行加热，或直接利用电加热的方法，将进入热解炉内的气体加热至所需温度。无论是采用天然气或柴油等燃料燃烧发生高温烟气还是直接利用电加热，都需要消耗大量燃料或电能，能源消耗量大。

发明内容

本发明实施例提供了尿素热解脱硝法热解炉的加热方法，以解决采用现有技术加热热解炉消耗大量能源的问题。

在第一种可能的实现方式中，所述方法包括：当燃气－蒸汽联合循环机组稳定运行后，判断余热锅炉的状态是否达到预定供热条件；当余热锅炉达到预定供热条件时，使用高温风机抽取所述余热锅炉内的烟气对热解炉进行加热，使所述热解炉的尾部出口温度逐渐升高至380℃；当所述燃气－蒸汽联合循环机组停机后，将所述热解炉的温度降至预设温度。

结合第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述使用高温风机抽取所述余热锅炉内的烟气对热解炉进行加热包括：使用所述高温风机将所述烟气从所述余热锅炉炉膛入口处抽出；使用所述高温风机将所述烟气的压力、流量以及温度调节至预定值；使用所述高温风机将调节后的所述烟气输入所述热解炉。

结合第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述判断余热锅炉的状态是否达到预定供热条件包括：判断所述余热锅炉炉膛入口烟气温度到达500℃以上。

结合第三种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，使所述热解炉的尾部出口温度逐渐升高至380℃包括：当出口温度升至340℃时保持小于5℃/MIN的温升速率，使所述热解炉的尾部出口温度逐渐升高至380℃并保持，且不超过400℃。

结合第一至第四中可能的实现方式中的任意一种，将所述热解炉的温度降至预设温度，包括：热解炉尾部出口温度降至300℃时，停止输入热烟；当热解炉温度达到预设温度时，停止输入冷空气。

本发明实施中，当燃气－蒸汽联合循环机组稳定运行后，判断余热锅炉的状态是否达到预定供热条件；当余热锅炉达到预定供热条件时，使用高温风机抽取所述余热锅炉内的烟气对热解炉进行加热，使所述热解炉的尾部出口温度逐渐升高至380℃并保持，且不超过400℃。当所述燃气－蒸汽联合循环机组停机后，将所述热解炉的温度降至预设温度。本发明提供的加热方法，可以利用余热锅炉中的热烟对热解炉进行加热，不需要额外的能源，能源消耗量少。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单且显而易见地介绍，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。通过附图所示，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1为本发明尿素热解法脱硝热解炉的热源装置结构框图；

图2为本发明尿素热解脱硝法热解炉的加热方法一个实施例的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为实现本发明所需热源装置示意图。如图1所示，所述热源装置由抽气管道101，高温风机102，输气管道103组成；所述抽气管道101一端插入余热锅炉104，另一端与所述高温风机102的入口相连；所述输气管道103的一端与高温风机102的出口相连，另一端与所述热解炉105的入口相连。其中，所述高温风机102可以为变频高温风机，所述抽气管道101及所述输气管道103可以由Φ377无缝不锈钢管构成。为保证热烟到达热解炉时的温度能达到尿素热解所需的温度，所述抽气管道101的一端可以插入余热锅炉104的炉膛入口处。

图2为本发明尿素热解脱硝法热解炉的加热方法一个实施例的流程图。下面结合所述装置对本发明尿素热解脱硝法热解炉的加热方法进行详细说明。

步骤201，当燃气－蒸汽联合循环机组稳定运行后，判断余热锅炉的状态是否达到预定供热条件。

使用余热锅炉104中的烟气对热解炉进行加热时，需要燃气—蒸汽联合循环机组启动运行并基本稳定，并且需要余热锅炉104炉膛中的烟气达到一定温度才能符合供热条件。因此，当燃气－蒸汽联合循环机组稳定运行后，判断余热锅炉104的状态是否达到预定供热条件。当抽气管道101插入余热锅炉104的炉膛入口处时，需要判断所述余热锅炉104的炉膛入口烟气温度是否到达500℃以上。只有炉膛入口烟气温度到达500℃以上，才能使用所述余热锅炉104内的烟气加热热解炉。同样的，当抽气管道101插入余热锅炉104的其他部位时，需要判断所述余热锅炉104的该部位烟气温度是否到达500℃以上。

步骤202，当余热锅炉达到预定供热条件时，使用高温风机抽气所述余热锅炉内的烟气对热解炉进行加热，使所述热解炉的尾部出口温度逐渐升高至380℃并保持，且不超过400℃。

当余热锅炉104的状态达到预定供热条件时，可以启动高温风机102，通过抽气管道101将所述烟气从所述余热锅炉104的炉膛入口处抽出；从最小流量开始调节高温风机102的风机流量，从而将所述烟气的压力、流量以及温度逐步调节至预定值；将调节后的所述烟气通过输气管道103输入所述热解炉105，使热解炉105尾部出口温度逐渐升高至340℃后开启喷枪冲洗水，并通过对风机流量的控制，保证热解炉105尾部出口温度温升速率小于5℃/MIN，且温度控制在380℃不超过400℃，并确保从热解炉105输出的烟气、氨气混合气的压力超出炉膛催化剂模块入口压力1KPa以上。

对高温风机102的调节和控制可以通过PID自动或手动实现，风机流量调整可以通过对高温风机变频调节得以实现。

待热解炉105入口温度达到设定值时，热解炉具备喷射尿素溶液的条件。热解炉开始进行尿素热解，由计量分配模块控制，首先关闭冲洗水电动门，打开雾化空气电动门，再打开尿素喷枪电动门，根据氨需量计算出所需尿素流量，打开尿素喷枪调节阀同尿素电磁流量计形成PID回路，根据计算出的尿素流量调节尿素喷枪调节阀，尿素溶液与雾化空气共同供给到喷枪，经由喷枪喷嘴雾化后喷入热解炉105，在热解炉105内分解成NH₃。

步骤203，当所述燃气－蒸汽联合循环机组停机后，将所述热解炉的温度降至预设温度。

当燃气—蒸汽联合循环机组停机，脱硝退出时，需要停止对热解炉105加热。由于用于加热热解炉的热烟来自余热锅炉，当燃气—蒸汽联合循环机组停机时，余热锅炉会随之降温。相应的，热解炉也会随着余热锅炉的降温而降温。

如图1所示，为便于停止热源装置对热解炉进行加热，所述抽气管道上还可以设置有第一阀门106；所述热源装置还包括安装有第二阀门107的冷空气管道108，所述冷空气管道的一端与所述抽气管道相连，另一端可以与冷空气提供装置相连。当热源装置包括第一阀门106、第二阀门107及冷空气管道108时，可以采用如下方式停止对热解炉105加热：

首先可以将热解炉由喷尿素模式转换为喷水模式：关闭尿素喷枪电动门，打开冲洗水电动门，将尿素喷枪流量调节阀阀位控制至50%，延时冲洗120S，关闭冲洗水电动门，关闭尿素喷枪流量调节阀，关闭雾化空气电动门。在将热解炉由喷尿素模式转换为喷水模式后，将高温风机102的风机流量调至预设值，例如将高温风机102变频降至最高负荷的30%；待热解炉105尾部出口温度降至300℃时，关闭第一阀门106，并且停止水喷射模式；此时如需进行快速冷却，开启第二阀门107，使用高温风机102向所述热解炉105内输入冷空气；待热解炉105内温度达到设定值，例如25℃时，关闭高温风机102，然后关闭第二阀门107。

本发明提供的加热方法，可以利用余热锅炉中的热烟对热解炉进行加热，不需要额外的能源，能源消耗量少。由于余热锅炉内烟气温度基本保持平稳，只会随着机组负荷的变化而变化，不受任何外界因素干扰，使得热源装置控制较为简单。由于本发明使用了烟气作为热源，同时也起到降低氨气浓度的作用，可时刻保持氨气浓度在＜5%的范围内工作，而无需像常规尿素热解脱硝工艺中利用稀释风机增加送风量来保证氨气浓度＜5%，提高了脱硝运行的安全可靠性。

本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明实施例中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种尿素热解脱硝法热解炉的加热方法，其特征在于，所述方法包括：

当燃气－蒸汽联合循环机组稳定运行后，判断余热锅炉的状态是否达到预定供热条件；

当余热锅炉达到预定供热条件时，使用高温风机抽取所述余热锅炉内的烟气对热解炉进行加热，使所述热解炉的尾部出口温度逐渐升高至380℃；

当所述燃气－蒸汽联合循环机组停机后，将所述热解炉的温度降至预设温度。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述使用高温风机抽取所述余热锅炉内的烟气对热解炉进行加热包括：

使用所述高温风机将所述烟气从所述余热锅炉炉膛入口处抽出；

使用所述高温风机将所述烟气的压力、流量以及温度调节至预定值；

使用所述高温风机将调节后的所述烟气输入所述热解炉。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述判断余热锅炉的状态是否达到预定供热条件包括：

判断所述余热锅炉炉膛入口烟气温度到达500℃以上。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，使所述热解炉的尾部出口温度逐渐升高至380℃包括：

当出口温度升至340℃时保持小于5℃/min的温升速率，使所述热解炉的尾部出口温度逐渐升高至380℃并保持，且不超过400℃。

5.如权利要求1至4任意一项权利要求所述的方法，其特征在于，将所述热解炉的温度降至预设温度，包括：

热解炉尾部出口温度降至300℃时，停止输入热烟；

当热解炉温度达到预设温度时，停止输入冷空气。