CN111036076A - 一种引射蒸汽为热源的尿素水解供氨系统 - Google Patents

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刘永江
张振民
高正平
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连世文
李迎春
李丰泉
韩元
付旭晨
郭洋
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Abstract

本发明一种引射蒸汽为热源的尿素水解供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热源的尿素水解供氨系统，包括相连的尿素水解供氨系统和引射蒸汽加热系统，所述引射蒸汽加热系统包括锅炉，所述锅炉过汽轮机连接有凝汽器，所述凝汽器通过给水泵与所述锅炉相连通；本发明通过蒸汽引射式热泵为水解尿素和供氨的稀释空气提供所需热量，本发明方法通过高温高压蒸汽引射低温低压蒸汽，有效减小了系统冷端损失，同时减小了尿素水解所需的高品位蒸汽量，其安全性好、运行和投资费用适中，具有良好的应用前景。

Description

一种引射蒸汽为热源的尿素水解供氨系统
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热源的尿素水解供氨系统。
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，尿素热解、水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。
目前常用的尿素水解供氨中水解炉和稀释空气热源主要有电加热、蒸汽加热等方法。通过电加热器加热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。蒸汽直接加热存在所需高品位蒸汽量较大，能耗高的问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种引射蒸汽为热源的尿素水解供氨系统，通过蒸汽引射式热泵加热尿素水解器和稀释空气，减小高温高压蒸汽消耗量，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热源的尿素水解供氨系统，包括相连的尿素水解供氨系统和引射蒸汽加热系统，所述引射蒸汽加热系统包括锅炉，所述锅炉过汽轮机连接有凝汽器，所述凝汽器通过给水泵与所述锅炉相连通；
汽轮机上设置有高温高压蒸汽出口和低温低压蒸汽出口及回水口，所述回水口与所述凝汽器相连接；
还包括引射器，所述引射器上设置有高温高压蒸汽进口和低温低压蒸汽进口及混合蒸汽出口，汽轮机上高温高压蒸汽出口通过高温蒸汽阀门与引射器上高温高压蒸汽进口相连通，汽轮机上低温低压出口通过低温蒸汽阀门与引射器上低温低压蒸汽进口相连通，所述引射器上混合蒸汽出口通过第一加热装置和第二加热装置与尿素水解供氨系统相连。
优选地，水解供氨系统包括尿素水解反应器和稀释风机，所述尿素水解反应器通过尿素溶液阀门连接有尿素溶液泵，尿素水解反应器上还设置有氨气出口，所述尿素水解反应器与第一加热装置相连通；
还包括气体混合器，所述气体混合器上设置有氨气进口和空气进口及混合气体出口，所述稀释风机通过第二加热装置与气体混合器上空气进口相连，所述尿素水解反应器上氨气出口与气体混合器上氨气进口相连，气体混合器上混合气体出口上连接有混合气体出气管。
优选地，第一加热装置包括换热管，所述换热管的一端通过第一混合阀门与引射器上混合蒸汽出口连接的加热主管相连通，换热管的另一端与凝汽器相连通，所述换热管设置在尿素水解反应器内。
优选地，第二加热装置包括换热器，所述换热器上设置有第一气体进口、第一气体出口、第二气体进口及第二气体出口；所述第一气体进口通过第二混合阀门与引射器上混合蒸汽出口连接的加热主管相连通，第一气体出口与所述凝汽器相连通，第二气体进口通过空气阀门与稀释风机相连，第二气体出口与所述气体混合器相连。
优选地，尿素水解反应器上还通过催化剂溶液阀门连接有催化剂供给泵。
本发明通过蒸汽引射式热泵为水解尿素和供氨的稀释空气提供所需热量，本发明方法通过高温高压蒸汽引射低温低压蒸汽，有效减小了系统冷端损失，同时减小了尿素水解所需的高品位蒸汽量，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-高温蒸汽阀门，3-低温蒸汽阀门，4-第一混合阀门，5-第二混合阀门，6-凝汽器，7-给水泵，8 -锅炉，9-汽轮机，10-稀释风机，11-空气阀门，12-换热器，13-气体混合器，14-尿素水解反应器，15-尿素溶液阀门，16-尿素溶液泵，17-催化剂溶液阀门，18-催化剂供给泵。
具体实施方式
本发明一种引射蒸汽为热源的尿素水解供氨系统，包括相连的尿素水解供氨系统和引射蒸汽加热系统，所述引射蒸汽加热系统包括锅炉8，所述锅炉8过汽轮机9连接有凝汽器6，所述凝汽器6通过给水泵7与所述锅炉8相连通；
汽轮机9上设置有高温高压蒸汽出口和低温低压蒸汽出口及回水口，所述回水口与所述凝汽器6相连接；
还包括引射器1，所述引射器1上设置有高温高压蒸汽进口和低温低压蒸汽进口及混合蒸汽出口，汽轮机9上高温高压蒸汽出口通过高温蒸汽阀门2与引射器1上高温高压蒸汽进口相连通，汽轮机9上低温低压出口通过低温蒸汽阀门3与引射器1上低温低压蒸汽进口相连通，所述引射器1上混合蒸汽出口通过第一加热装置和第二加热装置与尿素水解供氨系统相连。
水解供氨系统包括尿素水解反应器14和稀释风机10，所述尿素水解反应器14通过尿素溶液阀门15连接有尿素溶液泵16，尿素水解反应器14上还设置有氨气出口，所述尿素水解反应器14与第一加热装置相连通；
还包括气体混合器13，所述气体混合器13上设置有氨气进口和空气进口及混合气体出口，所述稀释风机10通过第二加热装置与气体混合器13上空气进口相连，所述尿素水解反应器14上氨气出口与气体混合器13上氨气进口相连，气体混合器13上混合气体出口上连接有混合气体出气管。
第一加热装置包括换热管，所述换热管的一端通过第一混合阀门4与引射器1上混合蒸汽出口连接的加热主管相连通，换热管的另一端与凝汽器6相连通，所述换热管设置在尿素水解反应器14内。
第二加热装置包括换热器12，所述换热器12上设置有第一气体进口、第一气体出口、第二气体进口及第二气体出口；所述第一气体进口通过第二混合阀门5与引射器1上混合蒸汽出口连接的加热主管相连通，第一气体出口与所述凝汽器6相连通，第二气体进口通过空气阀门11与稀释风机10相连，第二气体出口与所述气体混合器13相连。
尿素水解反应器14上还通过催化剂溶液阀门17连接有催化剂供给泵18。
锅炉8、汽轮机9、凝汽器6和给水泵7构成热力系统循环，汽轮机9流出的高温高压蒸汽和低温低压蒸汽通过引射器1引射作用后，两股蒸汽混合后同时向尿素水解反应器14和经稀释风机10进入的空气提供所需热量，蒸汽在完成换热后的冷凝的疏水回至凝汽器6完成回收。
水解所需尿素溶液由尿素溶液泵16及控制流量的尿素溶液阀门15提供，所需催化剂由催化剂供给泵18及控制器流量的催化剂溶液阀门17提供。混合的尿素溶液和催化剂在水解反应其中由引射后蒸汽加热后产生氨气。稀释风机10提供的稀释风在引射后蒸汽加热后通过气体混合器13与水解反应器产生的氨气混合后供SCR脱硝使用。SCR烟气脱硝中尿素水解反应是将质量分数为40% ~50%尿素溶液喷入水解炉，尿素溶液在催化剂作用下加热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。
本发明通过蒸汽引射式热泵为水解尿素和供氨的稀释空气提供所需热量，本发明方法通过高温高压蒸汽引射低温低压蒸汽，有效减小了系统冷端损失，同时减小了尿素水解所需的高品位蒸汽量，其安全性好、运行和投资费用适中，具有良好的应用前景。

Claims (5)

1.一种引射蒸汽为热源的尿素水解供氨系统，包括相连的尿素水解供氨系统和引射蒸汽加热系统，其特征在于，所述引射蒸汽加热系统包括锅炉（8），所述锅炉（8）过汽轮机（9）连接有凝汽器（6），所述凝汽器（6）通过给水泵（7）与所述锅炉（8）相连通；
汽轮机（9）上设置有高温高压蒸汽出口和低温低压蒸汽出口及回水口，所述回水口与所述凝汽器（6）相连接；
还包括引射器（1），所述引射器（1）上设置有高温高压蒸汽进口和低温低压蒸汽进口及混合蒸汽出口，汽轮机（9）上高温高压蒸汽出口通过高温蒸汽阀门（2）与引射器（1）上高温高压蒸汽进口相连通，汽轮机（9）上低温低压出口通过低温蒸汽阀门（2）与引射器（1）上低温低压蒸汽进口相连通，所述引射器（1）上混合蒸汽出口通过第一加热装置和第二加热装置与尿素水解供氨系统相连。
2.如权利要求1所述一种引射蒸汽为热源的尿素水解供氨系统，其特征在于，所述水解供氨系统包括尿素水解反应器（14）和稀释风机（10），所述尿素水解反应器（14）通过尿素溶液阀门（15）连接有尿素溶液泵（16），尿素水解反应器（14）上还设置有氨气出口，所述尿素水解反应器（14）与第一加热装置相连通；
还包括气体混合器（13），所述气体混合器（13）上设置有氨气进口和空气进口及混合气体出口，所述稀释风机（10）通过第二加热装置与气体混合器（13）上空气进口相连，所述尿素水解反应器（14）上氨气出口与气体混合器（13）上氨气进口相连，气体混合器（13）上混合气体出口上连接有混合气体出气管。
3.如权利要求2所述一种引射蒸汽为热源的尿素水解供氨系统，其特征在于，所述第一加热装置包括换热管，所述换热管的一端通过第一混合阀门（4）与引射器（1）上混合蒸汽出口连接的加热主管相连通，换热管的另一端与凝汽器（6）相连通，所述换热管设置在尿素水解反应器（14）内。
4.如权利要求3所述一种引射蒸汽为热源的尿素水解供氨系统，其特征在于，所述第二加热装置包括换热器（12），所述换热器（12）上设置有第一气体进口、第一气体出口、第二气体进口及第二气体出口；所述第一气体进口通过第二混合阀门（5）与引射器（1）上混合蒸汽出口连接的加热主管相连通，第一气体出口与所述凝汽器（6）相连通，第二气体进口通过空气阀门（11）与稀释风机（10）相连，第二气体出口与所述气体混合器（13）相连。
5.如权利要求4所述一种引射蒸汽为热源的尿素水解供氨系统，其特征在于，所述尿素水解反应器（14）上还通过催化剂溶液阀门（17）连接有催化剂供给泵（18）。
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