CN112619560A - 一种基于烧结烟气补热进行尿素热解制氨的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于烧结烟气补热进行尿素热解制氨的装置，包括燃烧单元、尿素热解单元、喷氨单元，燃烧单元用于将烟气加热至指定温度，燃烧单元与烧结烟气输送管、空气输送管相连通；尿素热解单元用于产生氨气，尿素热解单元包括尿素溶液制备系统、入口与尿素溶液制备系统相连通的热解室，燃烧单元出口与热解室入口相连通，喷氨单元用于将燃烧单元的烟气、尿素热解单元的氨气混合后喷出，喷氨单元与燃烧单元的出口、热解室的出口相连通。本发明以尿素热解替代液氨和氨水蒸发制氨来提高系统的安全性，燃烧后产生的高温烟气作为尿素热解的热源降低运行成本，将高温烟气与氨气混合后同时注入脱硝烟道，从而保证温度分布和氨分布的均匀性。
Description
技术领域
本发明涉及一种制氨装置，具体涉及一种基于烧结烟气补热进行尿素热解制氨的装置。
背景技术
烧结工序是利用烧结机将铁矿石与其他原料混合生产具有适当强度、形状及孔隙度并能够满足后续炼铁需求的烧结矿颗粒的过程，是钢铁生产的重要环节，该工序中生产的烧结矿是钢铁冶炼的重要原材料。烧结工序的废气是钢铁行业的主要大气污染排放来源之一，包含粉尘、SO2、NOx、CO、二噁英等多种污染物。当前对烧结烟气进行超低排放治理的路线中，多采用SCR脱硝工艺控制烟气NOx浓度。常规脱硝工艺流程中液氨或氨水制氨构成危险源，随着国家对安全生产的日益重视，相关限制措施不断出台，由于尿素不属于危险产品，且便于运输和储存，尿素制氨SCR脱硝工艺应在钢铁、水泥等非电行业的烟气污染物治理上逐渐推广应用。其中尿素热解制氨方式通常采用电加热或蒸汽加热作为热源，需要消耗高品质的能源，运行成本高。
SCR脱硝常规催化剂的工作温度区间在280~420℃范围内，低温催化剂的工作温度区间在180~280℃范围内。烧结机出口烟气温度较低，一般处于110~160℃范围，因此要满足催化剂使用条件，一般通过热风炉燃烧高炉煤气产生高温烟气与烧结烟气在烟道内混合，并结合脱硝进出口布置GGH烟气换热器以实现加热烧结烟气的目的。如能利用此处高温烟气作为尿素热解的热源，将有效简化工艺设备，降低运行成本。
现有烧结烟气SCR脱硝技术中脱硝喷氨系统与烟气补热系统一般是独立分开的，喷氨系统多采用液氨或氨水作为制氨原料，烟气补热系统多以燃料在热风炉燃烧产生的高温烟气作为低温烧结烟气的加热热源。
公开号为CN110772915A的中国专利公开了一种烧结烟气SCR脱硝系统工艺，该工艺采用氨水蒸发制氨，利用脱硝出口净烟气作为稀释风运输氨气，并通过热风炉燃烧高炉煤气加热原烟气，但是，氨水是《危险化学物品名表》（GB12268-90）规定的危险品，存在一定安全风险，热风炉出口烟气没有采用和喷氨格栅一样的方式注入烟道，易造成混合后烟气温度分布不均。
公开号为CN209778319U的中国专利公开了一种基于高温烟气的尿素热解制氨装置，该装置适用于燃煤锅炉，通过抽取锅炉尾部烟道高温烟气作为尿素热解制氨的热源，但其并不适用于钢铁行业烧结烟气，且由于锅炉尾部烟气含尘量大，需要额外增加一套高温除尘设备。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于烧结烟气补热进行尿素热解制氨的装置。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种基于烧结烟气补热进行尿素热解制氨的装置，其包括燃烧单元、尿素热解单元以及喷氨单元，其中：
所述的燃烧单元用于将烟气加热至指定温度，所述的燃烧单元分别与烧结烟气输送管、空气输送管相连通；
所述的尿素热解单元用于产生氨气，所述的尿素热解单元包括尿素溶液制备系统、入口与所述的尿素溶液制备系统相连通的热解室，所述的燃烧单元出口与所述的热解室入口相连通，
所述的喷氨单元用于将所述的燃烧单元的烟气、所述的尿素热解单元的氨气混合后喷出，所述的喷氨单元分别与所述的燃烧单元的出口、所述的热解室的出口相连通。
优选地，所述的燃烧单元包括燃烧室，所述的燃烧室的入口分别与所述的烧结烟气输送管、空气输送管相连通，所述的燃烧室将烟气加热至900℃-1000℃。
进一步优选地，所述的燃烧单元还包括调温室，所述的调温室的入口分别与所述的燃烧室的出口、所述的烧结烟气输送管相连通，所述的调温室的出口分别与所述的热解室的入口、所述的喷氨单元相连通，所述的调温室将烟气降温至450℃-600℃。
更进一步优选地，所述的燃烧单元还包括调温风机，所述的调温风机设置在所述的调温室的入口与所述的烧结烟气输送管之间的管道上。
进一步优选地，所述的燃烧单元还包括助燃风机，所述的助燃风机设置在所述的燃烧室的入口处的管道上。
优选地，所述的喷氨单元包括用于设置在脱硝烟道内部的喷氨部件，所述的喷氨部件的入口与所述的燃烧单元的出口、所述的热解室的出口相连通。
进一步优选地，所述的喷氨部件为喷氨格栅。
优选地，所述的喷氨单元还包括混合室，所述的混合室的入口与所述的燃烧单元的出口、所述的热解室的出口相连通。
进一步优选地，所述的喷氨单元还包括增压风机，所述的增压风机设置在所述的热解室的出口与所述的混合室的入口之间的管道上。
在本发明中：
补热是指烧结烟气温度一般处于110~160℃范围，要达到低温催化剂的工作温度区间需要对烟气进行补热升温。
尿素热解是指脱硝尿素热解制氨工艺，尿素溶液输送泵送来的尿素溶液通过泵、计量与分配装置、雾化喷嘴等进入热解炉内，使尿素溶液雾化；同时利用辅助能源（电加热、燃油等）将稀释风加热至400～650℃，在热解炉内将雾化的尿素溶液直接分解为NH3。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明以尿素热解替代液氨和氨水蒸发制氨从而提高系统的安全性，以燃烧产生的高温烟气作为尿素热解的热源从而降低运行成本，将高温烟气与氨气混合后同时注入脱硝烟道，从而保证温度分布和氨分布的均匀性。
附图说明
附图1为本实施例的结构示意图。
以上附图中：
10、燃烧室；11、调温室；12、助燃风机；13、调温风机；20、尿素溶液制备系统；21、热解室；30、混合室；31、喷氨部件；32、增压风机；4、烧结烟气输送管；5、空气输送管；6、调节阀；7、脱硝烟道。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示的一种基于烧结烟气补热进行尿素热解制氨的装置，其包括燃烧单元、尿素热解单元以及喷氨单元。具体的说：
燃烧单元用于将烟气加热至指定温度，在本实施例中：燃烧单元包括燃烧室10、调温室11、助燃风机12以及调温风机13。其中：
燃烧室10用于将烟气加热至900℃-1000℃，燃烧室10的入口分别与烧结烟气输送管4、空气输送管5相连通，燃烧室10的出口与调温室11相连通，助燃风机12设置在燃烧室10的入口处的管道上，燃烧室10可以采用高炉煤气进行燃烧；调温室11用于将烟气降温至450℃-600℃，调温室11的入口分别与燃烧室10的出口、烧结烟气输送管4相连通，调温室11的出口分别与尿素热解单元、喷氨单元相连通，调温风机13设置在调温室11的入口与烧结烟气输送管4之间的管道上。此外，在烧结烟气输送管4与燃烧室10的入口、调温室11的入口之间的管道上可以设置调节阀6。
尿素热解单元用于产生氨气，在本实施例中：尿素热解单元包括尿素溶液制备系统20、热解室21。其中：
尿素溶液制备系统20用于制备尿素溶液，尿素溶液制备系统20的出口与热解室21的入口相连通；热解室21用于将尿素溶液气化分解，热解室21的入口除了与尿素溶液制备系统20的出口相连通，还与调温室11的出口相连通。此外，调温室11的出口与热解室21的入口之间的管道上可以设置调节阀6。
喷氨单元用于将燃烧单元的烟气、尿素热解单元的氨气混合后喷出，在本实施例中：喷氨单元包括混合室30、喷氨部件31以及增压风机32。其中：
混合室30用于将烟气、氨气进行混合，混合室30的入口与调温室11的出口、热解室21的出口相连通，混合室30的出口与喷氨部件31的入口相连通，增压风机32设置在热解室21的出口与混合室30的入口之间的管道上；喷氨部件31采用喷氨格栅，喷氨部件31用于设置在脱硝烟道7内部，喷氨部件31的入口与混合室30的出口相连通。
以下具体阐述下本实施例的制氨工艺：
通过助燃风机12抽取低温烧结烟气和空气作为助燃风与高炉煤气在燃烧室10内燃烧生成900℃~1000℃的高温烟气；通过调温风机13抽取低温烧结烟气进入调温室11与燃烧室10内生成的高温烟气混合，并通过调节烟气流量以使得混合后烟气温度降低至450℃~600℃，此过程也能实现对部分烧结烟气进行预加热的目的；尿素经过尿素溶液制备系统20后进入热解室21雾化成液滴，通过控制进入热解室21的烟气流量，以使尿素液滴在热解室21气化分解，产生氨气浓度小于5%的混合气，通过增压风机32将热解室21的出口的混合气送入混合室8与调温室11的热烟气掺混后，通过喷氨部件31注入脱硝烟道7内部，以同时实现加热低温原烟气和注入氨气还原剂的目的，并保证温度分布和氨分布的均匀性。
拟将本实施例应用在某炼铁厂烧结机烟气超低排放改造SCR脱硝系统工程上。烧结烟气流量为1444000Nm3/h，烟气温度为130℃，含氧量为14~16%，从烧结烟气中抽取150000Nm3/h烟气，其中用于助燃风烟气量为30000Nm3/h，用于调温风烟气量为120000Nm3/h，燃烧室生成高温烟气量为90000Nm3/h，烟气温度为950℃，调温室出口烟气温度为480℃，尿素热解所需烟气量为5000Nm3/h，高温烟气汇合后通过格栅进入脱硝烟道将烧结烟气加热到180℃。
本实施例具有放入有益效果如下：
1、以尿素热解替代液氨和氨水蒸发制氨，消除系统内危险源，提高了脱硝系统的安全性；
2、抽取部分烧结烟气作为助燃风和调温风，烧结烟气被预加热，降低了能源消耗；
3、高温烟气既作为尿素热解热源又作为氨气的稀释风，节省了尿素热解脱硝系统的运行成本；
4、高温烟气与氨气通过同一喷氨部件喷射进入脱硝烟道内部，提高了掺混后烟气温度分布与氨浓度分布的均匀性。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于烧结烟气补热进行尿素热解制氨的装置，其特征在于：其包括燃烧单元、尿素热解单元以及喷氨单元，其中：
所述的燃烧单元用于将烟气加热至指定温度，所述的燃烧单元分别与烧结烟气输送管、空气输送管相连通；
所述的尿素热解单元用于产生氨气，所述的尿素热解单元包括尿素溶液制备系统、入口与所述的尿素溶液制备系统相连通的热解室，所述的燃烧单元出口与所述的热解室入口相连通，
所述的喷氨单元用于将所述的燃烧单元的烟气、所述的尿素热解单元的氨气混合后喷出，所述的喷氨单元分别与所述的燃烧单元的出口、所述的热解室的出口相连通。
2.根据权利要求1所述的基于烧结烟气补热进行尿素热解制氨的装置，其特征在于：所述的燃烧单元包括燃烧室，所述的燃烧室的入口分别与所述的烧结烟气输送管、空气输送管相连通。
3.根据权利要求2所述的基于烧结烟气补热进行尿素热解制氨的装置，其特征在于：所述的燃烧单元还包括调温室，所述的调温室的入口分别与所述的燃烧室的出口、所述的烧结烟气输送管相连通，所述的调温室的出口分别与所述的热解室的入口、所述的喷氨单元相连通。
4.根据权利要求3所述的基于烧结烟气补热进行尿素热解制氨的装置，其特征在于：所述的燃烧单元还包括调温风机，所述的调温风机设置在所述的调温室的入口与所述的烧结烟气输送管之间的管道上。
5.根据权利要求2所述的基于烧结烟气补热进行尿素热解制氨的装置，其特征在于：所述的燃烧单元还包括助燃风机，所述的助燃风机设置在所述的燃烧室的入口处的管道上。
6.根据权利要求1所述的基于烧结烟气补热进行尿素热解制氨的装置，其特征在于：所述的燃烧单元燃烧烟气的温度至450℃-600℃。
7.根据权利要求1所述的基于烧结烟气补热进行尿素热解制氨的装置，其特征在于：所述的喷氨单元包括用于设置在脱硝烟道内部的喷氨部件，所述的喷氨部件的入口与所述的燃烧单元的出口、所述的热解室的出口相连通。
8.根据权利要求7所述的基于烧结烟气补热进行尿素热解制氨的装置，其特征在于：所述的喷氨部件为喷氨格栅。
9.根据权利要求1或7所述的基于烧结烟气补热进行尿素热解制氨的装置，其特征在于：所述的喷氨单元还包括混合室，所述的混合室的入口与所述的燃烧单元的出口、所述的热解室的出口相连通。
10.根据权利要求9所述的基于烧结烟气补热进行尿素热解制氨的装置，其特征在于：所述的喷氨单元还包括增压风机，所述的增压风机设置在所述的热解室的出口与所述的混合室的入口之间的管道上。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115432715A (zh) * | 2022-07-18 | 2022-12-06 | 华能国际电力股份有限公司大连电厂 | 一种基于烧结烟气补热进行尿素热解制氨的装置 |
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2020
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