CN109761245A - 一种基于高温烟气的尿素热解制氨装置及工艺 - Google Patents

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白玉勇
陈海杰
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Abstract

本发明公开了一种基于高温烟气的尿素热解制氨装置，包括：锅炉、除尘装置、流量风机、热解炉、分配模块、储罐和溶解罐，锅炉输出的高温烟气进入除尘装置的入口，除尘装置的出口与流量风机的入口相连，除尘装置的底部出口与锅炉相连，流量风机的出口与热解炉的入口相连，尿素和水输入溶解罐的入口，溶解罐的出口与储罐的入口相连，储罐的出口与分配模块的输入端相连，分配模块的输出端与热解炉内部的雾化喷枪相连，热解炉的出口输出含氨混合气体。本发明还公开了一种基于高温烟气的尿素热解制氨工艺。本发明的有益效果：利用高温热烟气作为尿素热解制氨的直接热源，配合高温除尘，充分发挥尿素热解制氨技术的优越性能，又可以节约能源，降低电耗。

Description

一种基于高温烟气的尿素热解制氨装置及工艺
技术领域
本发明涉及脱硝系统还原剂制备技术领域，具体而言，涉及一种基于高温烟气的尿素热解制氨装置及工艺。
背景技术
脱硝还原剂的选择一般从其物理性质、经济性和安全性方面综合考虑，目前主要有液氨、氨水和尿素三种。由于液氨是危险化学品，投运后通过环保验收的程序也较为繁琐，且运输原料的液氨罐车也存在安全隐患；而氨水因其氨含量低、体积大、运输不便、运行成本高而受到应用的局限。作为无危险的制氨原料，尿素具有与液氨相近的脱硝性能，又是广泛应用的绿色肥料，无毒无害，使用安全，并且便于运输和储存。随着尿素转氨制备技术的日渐成熟，尿素逐渐用于SCR系统的还原剂制备。
传统的尿素热解反应器多采用热空气一次通过放大段进入反应器的方式。热空气从反应器入口进入，通过放大段进入本体，尿素溶液通过喷射器送入本体，在高温下溶液发生汽化，尿素与水发生反应生成NH3和CO2。主要的化学反应为：
CO(NH2)2——NH3+HNCO
HNCO+H2O——NH3+CO2
从现有电厂采用尿素热解技术情况来看，以一次风为原料，利用电加热器升温300～400℃后作为尿素热解制氨的热源，需要消耗高品质的电能，且容易成为故障环节，增加了电厂的运行成本，使技术应用受到了一定的限制。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于高温烟气的尿素热解制氨装置及工艺，利用高温热烟气作为尿素热解制氨的直接热源，配合高温除尘技术的使用，充分发挥尿素热解制氨技术的优越性能，同时又可以节约能源，降低电耗。
本发明提供了一种基于高温烟气的尿素热解制氨装置，包括：锅炉、除尘装置、流量风机、热解炉、分配模块、储罐和溶解罐，所述锅炉输出的高温烟气进入所述除尘装置的烟气入口，所述除尘装置的烟气出口与所述流量风机的入口相连，所述除尘装置的底部出口与所述锅炉相连，所述流量风机的出口与所述热解炉的入口相连，尿素和水输入所述溶解罐的入口，所述溶解罐的出口与所述储罐的入口相连，所述储罐的出口与所述分配模块的输入端相连，所述分配模块的输出端与所述热解炉内部的雾化喷枪相连，所述热解炉的出口输出含氨混合气体。
作为本发明进一步的改进，所述高温烟气与所述除尘装置之间的管道上还接有冷风调节管道，对输出的高温烟气进行稀释。
作为本发明进一步的改进，所述分配模块包括多个分配管和喷管，每个分配管的输入端与所述储罐相连，每个分配管的输出端与喷管相连，所述喷管的端部伸入所述热解炉内部。
作为本发明进一步的改进，所述雾化喷枪设置多个，且均固定在所述喷管的端部上。
作为本发明进一步的改进，所述雾化喷枪位于所述热解炉内部的上部。
作为本发明进一步的改进，所述锅炉输出的高温烟气为600℃～1000℃。
作为本发明进一步的改进，所述流量风机可调节热风流量。
本发明还提供了一种基于高温烟气的尿素热解制氨工艺，包括以下步骤：
步骤1，从锅炉转向室处引出600℃～1000℃的高温烟气；
步骤2，高温烟气经调节冷风稀释至600～800℃，并送入除尘装置；
步骤3，经高温除尘后的净烟气由流量风机增压后，输送至热解炉的入口，尘粒从所述除尘装置底部返回所述锅炉进行收集；
步骤4，使用所述流量风机对热风流量进行调节、控制；
步骤5，用尿素和水配置尿素溶液，输送至溶液储罐，并送入储罐进行储存；
步骤6，来自所述储罐的尿素溶液经分配模块，送至所述热解炉内部的雾化喷枪；
步骤7，雾化喷枪喷出尿素溶液，尿素溶液在高温下分解，产生氨气，含氨混合气体从所述热解炉尾部送出。
本发明的有益效果为：
1、本发明利用锅炉引出的高温烟气，配合高温除尘技术的使用，高温烟气除尘后不经过换热等效率损失，直接用于尿素热解制氨的热源，充分发挥尿素热解制氨技术的优越性能；
2、使用调节冷风对除尘装置入口的热风温度进行调节、控制，利于高温烟气的除尘，使得进入热解炉内的烟气更为纯净，提高后续制氨效果；
3、根据制氨需求使用流量风机对热风流量进行调节、控制，在满足制氨需求的同时可以节约能源、降低电耗。
附图说明
图1为本发明实施例所述的一种基于高温烟气的尿素热解制氨装置的结构示意图。
图中，
1、锅炉；2、除尘装置；3、流量风机；4、热解炉；5、分配模块；6、储罐；7、溶解罐；8、雾化喷枪；9、分配管；10、喷管。
具体实施方式
下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
实施例1，如图1所示，本发明实施例的一种基于高温烟气的尿素热解制氨装置，包括：锅炉1、除尘装置2、流量风机3、热解炉4、分配模块5、储罐6和溶解罐7，锅炉1输出的高温烟气进入除尘装置2的烟气入口，除尘装置2的烟气出口与流量风机3的入口相连，除尘装置2的底部出口与锅炉1相连，流量风机3的出口与热解炉4的入口相连，尿素和水输入溶解罐7的入口，溶解罐7的出口与储罐6的入口相连，储罐6的出口与分配模块5的输入端相连，分配模块5的输出端与热解炉4内部的雾化喷枪8相连，热解炉4的出口输出含氨混合气体。
进一步的，高温烟气与除尘装置2之间的管道上还接有冷风调节管道，对输出的高温烟气进行稀释，利于锅炉1输出的高温烟气的除尘，使得进入热解炉内的烟气更为纯净，提高后续制氨效果。锅炉1输出的高温烟气为600℃～1000℃，经冷风调节管道稀释后，高温烟气被降至600～800℃。
进一步的，分配模块5包括多个分配管9和喷管10，每个分配管9的输入端与储罐6相连，每个分配管9的输出端与喷管10相连，喷管10的端部伸入热解炉4内部。储罐6的输出的尿素溶液，根据制氨需求被分配至分配管9，在分配时，分配管9可调节开闭，再汇集到喷管10中供雾化喷枪8喷出。为提高制氨的效率，雾化喷枪8设置多个，且均固定在喷管10的端部上。雾化喷枪8位于热解炉4内部的上部，喷出的尿素溶液快速与高温烟气接触，提高雾化效果。
进一步的，流量风机3可调节热风流量，输入至热解炉4内的净烟气流量根据制氨需求被调节，与喷出的尿素溶液的流量匹配，完成制氨过程，在满足制氨需求的同时可以节约能源、降低电耗。
实施例2，一种基于高温烟气的尿素热解制氨装置的尿素热解制氨工艺，包括以下步骤：
步骤1，从锅炉1转向室处引出600℃～1000℃的高温烟气；
步骤2，高温烟气经调节冷风稀释至600～800℃，并送入除尘装置2；
步骤3，经高温除尘后的净烟气由流量风机3增压后，输送至热解炉4的入口，尘粒从除尘装置2底部返回锅炉1进行收集；
步骤4，使用流量风机3对热风流量进行调节、控制；
步骤5，用尿素和水配置尿素溶液，输送至溶液储罐7，并送入储罐6进行储存；
步骤6，来自储罐6的尿素溶液经分配模块5，送至热解炉4内部的雾化喷枪8；
步骤7，雾化喷枪8喷出尿素溶液，尿素溶液在高温下分解，产生氨气，含氨混合气体从热解炉4尾部送出。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于高温烟气的尿素热解制氨装置，其特征在于，包括：锅炉(1)、除尘装置(2)、流量风机(3)、热解炉(4)、分配模块(5)、储罐(6)和溶解罐(7)，所述锅炉(1)输出的高温烟气进入所述除尘装置(2)的烟气入口，所述除尘装置(2)的烟气出口与所述流量风机(3)的入口相连，所述除尘装置(2)的底部出口与所述锅炉(1)相连，所述流量风机(3)的出口与所述热解炉(4)的入口相连，尿素和水输入所述溶解罐(7)的入口，所述溶解罐(7)的出口与所述储罐(6)的入口相连，所述储罐(6)的出口与所述分配模块(5)的输入端相连，所述分配模块(5)的输出端与所述热解炉(4)内部的雾化喷枪(8)相连，所述热解炉(4)的出口输出含氨混合气体。
2.根据权利要求1所述的基于高温烟气的尿素热解制氨装置，其特征在于，所述高温烟气与所述除尘装置(2)之间的管道上还接有冷风调节管道，对输出的高温烟气进行稀释。
3.根据权利要求1所述的基于高温烟气的尿素热解制氨装置，其特征在于，所述分配模块(5)包括多个分配管(9)和喷管(10)，每个分配管(9)的输入端与所述储罐(6)相连，每个分配管(9)的输出端与喷管(10)相连，所述喷管(10)的端部伸入所述热解炉(4)内部。
4.根据权利要求3所述的基于高温烟气的尿素热解制氨装置，其特征在于，所述雾化喷枪(8)设置多个，且均固定在所述喷管(10)的端部上。
5.根据权利要求1所述的基于高温烟气的尿素热解制氨装置，其特征在于，所述雾化喷枪(8)位于所述热解炉(4)内部的上部。
6.根据权利要求1所述的基于高温烟气的尿素热解制氨装置，其特征在于，所述锅炉(1)输出的高温烟气为600℃～1000℃。
7.根据权利要求1所述的基于高温烟气的尿素热解制氨装置，其特征在于，所述流量风机(3)可调节热风流量。
8.一种如权利要求1所述的一种基于高温烟气的尿素热解制氨装置的基于高温烟气的尿素热解制氨工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，从锅炉(1)转向室处引出600℃～1000℃的高温烟气；
步骤2，高温烟气经调节冷风稀释至600～800℃，并送入除尘装置(2)；
步骤3，经高温除尘后的净烟气由流量风机(3)增压后，输送至热解炉(4)的入口，尘粒从所述除尘装置(2)底部返回所述锅炉(1)进行收集；
步骤4，使用所述流量风机(3)对热风流量进行调节、控制；
步骤5，用尿素和水配置尿素溶液，输送至溶液储罐(7)，并送入储罐(6)进行储存；
步骤6，来自所述储罐(6)的尿素溶液经分配模块(5)，送至所述热解炉(4)内部的雾化喷枪(8)；
步骤7，雾化喷枪(8)喷出尿素溶液，尿素溶液在高温下分解，产生氨气，含氨混合气体从所述热解炉(4)尾部送出。
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