CN110963506B - 一种引射蒸汽为辅助热源的尿素制氨系统 - Google Patents

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Abstract

本发明一种引射蒸汽为辅助热源的尿素制氨系统涉及工业废气净化环保及能源技术领域，具体涉及一种引射蒸汽为辅助热源的尿素制氨系统，包括引射蒸汽辅助加热系统和尿素热解反应系统，所述引射蒸汽辅助加热系统通过蒸汽‑空气换热器与所述尿素热解反应系统相连。本发明通过蒸汽引射式热泵辅助加热稀释风来热解尿素，与其他加热方法相比，本发明方法通过高品位的高温高压蒸汽引射低品位的低温低压蒸汽，有效减小了系统冷端损失，同时减小了尿素热解所需的电加热功率，其安全性好、运行和投资费用适中，具有良好的应用前景。

Description

一种引射蒸汽为辅助热源的尿素制氨系统
技术领域
本发明涉及工业废气净化环保及能源技术领域，具体涉及一种引射蒸汽为辅助热源的尿素制氨系统。
背景技术
我国能源禀赋决定火力发电在短期及长期内占主导地位。火力发电主要通过燃气或燃煤加热蒸汽驱动汽轮机做功发电。燃烧过程会产生氮氧化物、二氧化硫等有害气体污染物，其中氮氧化物的脱除主要通过在SCR反应器内通过喷入氨气与烟气中的氮氧化物在催化剂的催化作用下发生氧化还原反应，达到脱除氮氧化物的目的。该方法中所需用的氨气目前主要可以通过液氨蒸发，尿素水解、热解等分解等方法来获取。但液氨由于具有强腐蚀性和毒性，强腐蚀性，运输与储存均有较大的安全隐患，因此尿素作为一种还原剂得到广泛的使用。
目前常用的尿素热解用热源主要有电加热、燃油加热、烟气加热换热等方法。通过电加热器加热稀释风作为尿素热解用热源是当前国内火电机组常用的方法，系统整体比较简单，但是该技术能耗较高，运行成本较大。烟气加热换存在换热效率低，换热设备庞大，投资费用高的问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种引射蒸汽为辅助热源的尿素制氨系统，通过蒸汽引射式热泵辅助加热稀释风来热解尿素，减小电加热功率，其安全性好、运行和投资费用适中，具有良好的应用前景。
本发明一种引射蒸汽为辅助热源的尿素制氨系统，其特征在于，包括引射蒸汽辅助加热系统和尿素热解反应系统，所述引射蒸汽辅助加热系统通过蒸汽-空气换热器与所述尿素热解反应系统相连。
优选地，引射蒸汽辅助加热系统包括锅炉，所述锅炉通过管道连接有汽轮机，所述汽轮机通过凝汽器连接有一给水泵，所述给水泵与所述锅炉相连；
锅炉和汽轮机之间的管道通过第一支管连接有一引射器，所述引射器上设置有高品位的高温高压蒸汽入口和低品位的低温低压蒸汽入口及混合蒸汽出口，所述第一支管远离管道的一端与引射器上高品位的高温高压蒸汽入口相连；
所述汽轮机通过第二支管与引射器上低品位的低温低压蒸汽入口相连，所述引射器上混合蒸汽出口通过蒸汽-空气换热器与凝汽器相连。
优选地，第一支管上设置有高压蒸汽阀门。
优选地，第二支管上设置有低压蒸汽阀门。
或者优选地，尿素热解反应系统包括尿素热解炉，所述尿素热解炉上设置有尿素溶液进口和蒸汽进口及氨气出口，所述尿素溶液进口通过尿素溶液阀门连接有尿素溶液泵；
所述蒸汽进口通过蒸汽-空气换热器连接有风机，所述蒸汽-空气换热器和蒸汽进口之间设置有加热装置；
蒸汽-空气换热器和风机之间设置有尿素热解空气阀门。
优选地，加热装置为电加热器。
优选地，电加热器加热后的蒸汽温度为350-650摄氏度。
本发明通过蒸汽引射式热泵辅助加热稀释风来热解尿素，与其他加热方法相比，本发明方法通过高品位的高温高压蒸汽引射低品位的低温低压蒸汽，有效减小了系统冷端损失，同时减小了尿素热解所需的电加热功率，其安全性好、运行和投资费用适中，具有良好的应用前景。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
附图标记：1-引射器，2-高压蒸汽阀门，3-低压蒸汽阀门，4-混合蒸汽阀门，5-蒸汽-空气换热器，6-凝汽器，7-给水泵，8-锅炉，9-汽轮机，10-风机，11-尿素热解空气阀门，12-电加热器，13-尿素热解炉，14-尿素溶液阀门，15-尿素溶液泵。
具体实施方式
本发明一种引射蒸汽为辅助热源的尿素制氨系统，其特征在于，包括引射蒸汽辅助加热系统和尿素热解反应系统，所述引射蒸汽辅助加热系统通过蒸汽-空气换热器5与所述尿素热解反应系统相连。
优选地，引射蒸汽辅助加热系统包括锅炉8，所述锅炉8通过管道连接有汽轮机9，所述汽轮机9通过凝汽器6连接有一给水泵7，所述给水泵7与所述锅炉8相连；
锅炉8和汽轮机9之间的管道通过第一支管连接有一引射器1，所述引射器1上设置有高品位的高温高压蒸汽入口和低品位的低温低压蒸汽入口及混合蒸汽出口，所述第一支管远离管道的一端与引射器1上高品位的高温高压蒸汽入口相连；
所述汽轮机9通过第二支管与引射器1上低品位的低温低压蒸汽入口相连，所述引射器1上混合蒸汽出口通过蒸汽-空气换热器5与凝汽器6相连，引射器1上混合蒸汽出口和蒸汽-空气换热器5之间的管路上设置有混合蒸汽阀门4。
第一支管上设置有高压蒸汽阀门2。
第二支管上设置有低压蒸汽阀门3。
尿素热解反应系统包括尿素热解炉13，所述尿素热解炉13上设置有尿素溶液进口和蒸汽进口及氨气出口，所述尿素溶液进口通过尿素溶液阀门14连接有尿素溶液泵15；
所述蒸汽进口通过蒸汽-空气换热器5连接有风机10，所述蒸汽-空气换热器5和蒸汽进口之间设置有加热装置；
蒸汽-空气换热器5和风机10之间设置有尿素热解空气阀门11。
加热装置为电加热器12。
电加热器12加热后的蒸汽温度为350-650摄氏度。
本发明通过蒸汽引射式热泵辅助加热稀释风来热解尿素，与其他加热方法相比，本发明方法通过高品位的高温高压蒸汽引射低品位的低温低压蒸汽，有效减小了系统冷端损失，同时减小了尿素热解所需的电加热功率，其安全性好、运行和投资费用适中，具有良好的应用前景。
SCR烟气脱硝中尿素热解反应是将质量分数为40% ~50%尿素溶液喷入热解炉，在温度为 350~650 ℃的热解炉中，尿素溶液蒸发析出尿素并发生热分解，生成NH3和CO2。总方程式为：CO（NH2）2+H2O→NH3+CO2。SCR尿素热解的关键就是热源。
锅炉8、汽轮机9、凝汽器6和给水泵7构成热力系统循环，在锅炉8和汽轮机9之间的主蒸汽或其他高品位蒸汽部分与引射器1相连，通过引射器1引射作用引射汽轮机9做功后的低品位蒸汽，两股蒸汽混合后通过蒸汽-空气换热器5加热尿素热解所需空气。蒸汽在完成换热后的冷凝的疏水回至凝汽器6完成回收。
热解尿素所需空气由风机10供给，通过尿素热解空气阀门11调节送风量，空气经过蒸汽-空气换热器5后被加热，加热后空气由电加热器12补热至热解尿素所需温度，在热解炉中尿素溶液通过尿素溶液泵15及尿素溶液阀门14后与空气在尿素热解炉13中发生热解反应，热解后产生的氨气供SCR脱硝使用。

Claims (6)

1.一种引射蒸汽为辅助热源的尿素制氨系统，其特征在于，包括引射蒸汽辅助加热系统和尿素热解反应系统，所述引射蒸汽辅助加热系统通过蒸汽-空气换热器（5）与所述尿素热解反应系统相连；
所述引射蒸汽辅助加热系统包括锅炉（8），所述锅炉（8）通过管道连接有汽轮机（9），所述汽轮机（9）通过凝汽器（6）连接有一给水泵（7），所述给水泵（7）与所述锅炉（8）相连；
锅炉（8）和汽轮机（9）之间的管道通过第一支管连接有一引射器（1），所述引射器（1）上设置有高品位的高温高压蒸汽入口和低品位的低温低压蒸汽入口及混合蒸汽出口，所述第一支管远离管道的一端与引射器（1）上高品位的高温高压蒸汽入口相连；
所述汽轮机（9）通过第二支管与引射器（1）上低品位的低温低压蒸汽入口相连，所述引射器（1）上混合蒸汽出口通过蒸汽-空气换热器（5）与凝汽器（6）相连。
2.如权利要求1所述一种引射蒸汽为辅助热源的尿素制氨系统，其特征在于，所述第一支管上设置有高压蒸汽阀门（2）。
3.如权利要求2所述一种引射蒸汽为辅助热源的尿素制氨系统，其特征在于，所述第二支管上设置有低压蒸汽阀门（3）。
4.如权利要求1-3任意一项所述一种引射蒸汽为辅助热源的尿素制氨系统，其特征在于，所述尿素热解反应系统包括尿素热解炉（13），所述尿素热解炉（13）上设置有尿素溶液进口和蒸汽进口及氨气出口，所述尿素溶液进口通过尿素溶液阀门（14）连接有尿素溶液泵（15）；
所述蒸汽进口通过蒸汽-空气换热器（5）连接有风机（10），所述蒸汽-空气换热器（5）和蒸汽进口之间设置有加热装置；
蒸汽-空气换热器（5）和风机（10）之间设置有尿素热解空气阀门（11）。
5.如权利要求4所述一种引射蒸汽为辅助热源的尿素制氨系统，其特征在于，所述加热装置为电加热器（12）。
6.如权利要求5所述一种引射蒸汽为辅助热源的尿素制氨系统，其特征在于，所述电加热器（12）加热后的蒸汽温度为350-650摄氏度。
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