CN107739036A - 一种干式尿素热解制氨系统与方法 - Google Patents

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江建平
徐克涛
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Abstract

本发明涉及一种干式尿素热解制氨系统与方法，其特征在于：包括引射器、电加热器、给粉口、热解炉、分配器、罗茨风机、计量给料机、尿素储仓和流化风机，引射器的出口与电加热器的入口相连，电加热器的出口与热解炉的底部相连通，流化风机的出口与尿素储仓的底部连通，尿素储仓的出口与计量给料机相连通，计量给料机的下料口与罗茨风机的出口合并后与分配器的入口相连通，分配器的出口与给粉口的入口相连通，给粉口的出口布置在热解炉内。本发明采用尿素粉末替代尿素溶液，系统简化，投资降低，避免管路腐蚀和结晶；采用高温高压蒸汽引射对高温气体进行增压，既节能又可靠，同时能实现水蒸气和气体的均匀混合，从而保证尿素热解的转化率。

Description

一种干式尿素热解制氨系统与方法
技术领域
本发明属于工业废气处理环保及能源领域，特别涉及一种干式尿素热解制氨系统与方法。
背景技术
随着安全生产要求的日益严格，尿素由于其运输储存安全方便和对环境无害的特点，已成为火电厂SCR烟气脱硝还原剂液氨的可靠替代品。采用尿素作为还原剂，需先使尿素受热分解为NH3和CO2。尿素制氨有热解和水解两种工艺，其中热解由于运维工程量小、投资低且无二次污染的特点应用较多。尿素热解化学反应式为CO(NH2)2+H2O→2NH3+CO2，即1mol尿素和1mol水反应生成2mol氨和1mol二氧化碳，反应过程吸热。传统的热解反应为将尿素颗粒配置成尿素溶液，与来自电加热器的高温气体在热解炉内反应生成含氨的混合气。由于尿素溶液易结晶和具有腐蚀性的特点，一般配置的尿素溶液质量浓度偏低，这势必导致水分供给过量、电加热器电耗上升。
现有技术中，CN103950953A公开一种烟气脱硝用尿素热解制氨的装置及方法，其采用干式尿素和雾化水滴进行热解制氨，但雾化水滴进入热解炉会增大系统能耗且实现雾化水滴与尿素的充分混合极为困难，尿素转化率不稳定。
CN101870480A公开一种尿素固体干式热解制氨气的装置，通过尿素颗粒与高温烟气反应生成含氨混合气，其中高温烟气靠高温风机增压驱动，但高温风机造价高、寿命较短、可靠性不高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理的干式尿素热解制氨系统与方法。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种干式尿素热解制氨系统，其特征在于：包括引射器、电加热器、给粉口、热解炉、分配器、罗茨风机、计量给料机、尿素储仓和流化风机，引射器的出口与电加热器的入口相连，电加热器的出口与热解炉的底部相连通，流化风机的出口与尿素储仓的底部连通，尿素储仓的出口与计量给料机相连通，计量给料机的下料口与罗茨风机的出口合并后与分配器的入口相连通，分配器的出口与给粉口的入口相连通，给粉口的出口布置在热解炉内。
本发明所述引射器的入口分别与高温高压蒸汽管道和高温气体管道相连通。
本发明所述热解炉的出口与SCR烟气脱硝装置的喷氨格栅相连通。
一种干式尿素热解制氨方法，其特征在于：包括如下步骤：从锅炉空预器引出高温气体通过引射器在蒸汽的引射下混合增压形成混合气体后输送至电加热器，混合气体经电加热器加热后从热解炉的底部进入热解炉；
尿素储仓中的尿素粉末在流化风机的热风流化作用下均匀下料至计量给料机，尿素粉末经计量给料机称重后从计量给料机的下料口至罗茨风机的出口，利用罗茨风机将尿素粉末吹向分配器，尿素粉末经分配器均分后通过给粉口进入热解炉。
本发明尿素粉末在热解炉中与来自热解炉的底部的混合气体反应后通过喷氨格栅进入SCR反应器。
本发明所述尿素储仓中尿素粉末的目数为100-400目。
本发明所述引射器以高温高压的蒸汽为引射介质，以高温气体为被引射介质，引射系数为12-30，引射器的出口压力为7-12kPa，高温高压蒸汽管道通入高温高压的蒸汽，高温气体管道通入高温气体。
本发明所述蒸汽的温度为150-450℃、压力为0.3-2.0MPa。
本发明所述高温气体为无硫、低尘气体，高温气体的温度为300-550℃、压力为1-5kPa。
本发明所述电加热器的出口温度为400-500℃，并根据热解炉的出口温度调整电加热器投运组数；尿素粉末与来自热解炉的底部的混合气体反应生成的气体中含氨浓度小于5%。
本发明相比现有技术，采用尿素粉末替代尿素溶液，系统简化，投资降低，避免管路腐蚀和结晶；采用高温蒸汽和高温气体作为热源，降低电加热器的电耗，减少运行成本；采用高压蒸汽对高温气体进行增压替代高温风机增压，既节能又可靠，同时能实现水蒸气和气体的均匀混合，从而保证尿素热解的转化率。
附图说明
图1是本发明实施例的主视结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例。
参见图1。
本实施例为一种干式尿素热解制氨系统，包括引射器1、电加热器2、给粉口3、热解炉4、分配器5、罗茨风机6、计量给料机7、尿素储仓8和流化风机9。
引射器1的入口分别与高温高压蒸汽管道和高温气体管道相连通，引射器1的出口与电加热器2的入口相连，电加热器2的出口与热解炉4的底部相连通。
流化风机9的出口与尿素储仓8的底部连通，尿素储仓8的出口与计量给料机7相连通，计量给料机7的下料口与罗茨风机6的出口合并后与分配器5的入口相连通，分配器5的出口与给粉口3的入口相连通，给粉口3的出口布置在热解炉4内，热解炉4的出口与SCR烟气脱硝装置的喷氨格栅10（AIG）相连通。
给粉口3的数量为多个，所有给粉口3的出口均匀布置在热解炉4内。
本实施例还提供了干式尿素热解制氨方法，包括如下步骤。
从锅炉空预器引出高温气体通过引射器1在蒸汽的引射下混合增压形成混合气体后输送至电加热器2，混合气体经电加热器2加热后从热解炉4的底部进入热解炉4。
作为优选，引射器1以高温高压的蒸汽为引射介质，以高温气体为被引射介质，引射系数为12-30，引射器1的出口压力为7-12kPa，高温高压蒸汽管道通入高温高压的蒸汽，高温气体管道通入高温气体。
作为优选，蒸汽的温度为150-450℃、压力为0.3-2.0MPa。
作为优选，本实施例蒸汽的温度为350℃、压力为0.6MPa。
作为优选，高温气体为无硫、低尘气体，高温气体的温度为300-550℃、压力为1-5kPa。
作为优选，本实施例高温气体为温度330℃、压力2kPa的热二次风。
作为优选，电加热器2的出口温度为400-500℃，并根据热解炉4的出口温度调整电加热器2投运组数。
作为优选，电加热器2的额定功率为170kW。
尿素粉末与来自热解炉4的底部的混合气体反应生成的气体中含氨浓度小于5%。
尿素储仓8中的尿素粉末在流化风机9的高压热风流化作用下均匀下料至计量给料机7，尿素粉末经计量给料机7称重后从计量给料机7的下料口至罗茨风机6的出口，利用罗茨风机6将尿素粉末吹向分配器5，尿素粉末经分配器5均分后通过给粉口3进入热解炉4。
作为优选，尿素储仓8中尿素粉末的目数为100-400目。
尿素粉末在热解炉4中与来自热解炉4的底部的混合气体反应后通过喷氨格栅10（AIG）进入SCR反应器。
作为优选，尿素粉末与来自热解炉4的底部的高温气体/蒸汽的混合气体反应生成氨流量为80kg/h的混合气，混合气通过喷氨格栅10进入SCR反应器，尿素转化率达到98%以上。
本实施例利用高温高压的蒸汽引射高温气体增压，再经加热后进入热解炉4，与采用气力输送方式送至热解炉4的尿素粉末反应，生成含氨浓度小于5%的混合气。该方法采用蒸汽动力对高温气体进行增压，取代高温风机的同时减小加热功率，增强系统可靠性，降低运行成本，实现水蒸气和高温气体的均匀混合，保证尿素热解转化率。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种干式尿素热解制氨系统，其特征在于：包括引射器、电加热器、给粉口、热解炉、分配器、罗茨风机、计量给料机、尿素储仓和流化风机，引射器的出口与电加热器的入口相连，电加热器的出口与热解炉的底部相连通，流化风机的出口与尿素储仓的底部连通，尿素储仓的出口与计量给料机相连通，计量给料机的下料口与罗茨风机的出口合并后与分配器的入口相连通，分配器的出口与给粉口的入口相连通，给粉口的出口布置在热解炉内。
2.根据权利要求1所述的干式尿素热解制氨系统，其特征在于：所述引射器的入口分别与高温高压蒸汽管道和高温气体管道相连通。
3.根据权利要求1所述的干式尿素热解制氨系统，其特征在于：所述热解炉的出口与SCR烟气脱硝装置的喷氨格栅相连通。
4.一种基于如权利要求1-3任一权利要求所述的干式尿素热解制氨系统的干式尿素热解制氨方法，其特征在于：包括如下步骤：从锅炉空预器引出高温气体通过引射器在蒸汽的引射下混合增压形成混合气体后输送至电加热器，混合气体经电加热器加热后从热解炉的底部进入热解炉；
尿素储仓中的尿素粉末在流化风机的热风流化作用下均匀下料至计量给料机，尿素粉末经计量给料机称重后从计量给料机的下料口至罗茨风机的出口，利用罗茨风机将尿素粉末吹向分配器，尿素粉末经分配器均分后通过给粉口进入热解炉。
5.根据权利要求4所述的干式尿素热解制氨方法，其特征在于：尿素粉末在热解炉中与来自热解炉的底部的混合气体反应后通过喷氨格栅进入SCR反应器。
6.根据权利要求4或5所述的干式尿素热解制氨方法，其特征在于：所述尿素储仓中尿素粉末的目数为100-400目。
7.根据权利要求4所述的干式尿素热解制氨方法，其特征在于：所述引射器以高温高压的蒸汽为引射介质，以高温气体为被引射介质，引射系数为12-30，引射器的出口压力为7-12kPa，高温高压蒸汽管道通入高温高压的蒸汽，高温气体管道通入高温气体。
8.根据权利要求7所述的干式尿素热解制氨方法，其特征在于：所述蒸汽的温度为150-450℃、压力为0.3-2.0MPa。
9.根据权利要求7所述的干式尿素热解制氨方法，其特征在于：所述高温气体的温度为300-550℃、压力为1-5kPa。
10.根据权利要求9所述的干式尿素热解制氨方法，其特征在于：所述电加热器的出口温度为400-500℃，并根据热解炉的出口温度调整电加热器投运组数；尿素粉末与来自热解炉的底部的混合气体反应生成的气体中含氨浓度小于5%。
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