CN116212632A - 基于烟气余热催化尿素水解制氨的scr脱硝系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及燃气轮机SCR脱硝技术领域，公开了一种基于烟气余热催化尿素水解制氨的SCR脱硝系统和方法。该系统包括尿素水解制氨反应器、氨气与烟气混合器以及沿着烟气流动方向依次设置于余热锅炉内的喷氨格栅、氨混合装置和脱硝装置；尿素水解制氨反应器具有尿素溶液入口，且内部设置有换热管，换热管的入口端输入来自余热锅炉入口处的高温烟气，出口端输出经过换热后的烟气并输送到氨气与烟气混合器中；尿素水解制氨反应器的氨气出口向氨气与烟气混合器输送含氨混合气，与通过换热管输入的烟气混合后注入喷氨格栅。该SCR脱硝系统可以充分利用高温烟气的余热对尿素水解制氨供能，节约系统能耗，降低成本。

Description

基于烟气余热催化尿素水解制氨的SCR脱硝系统和方法
技术领域
本发明涉及燃气轮机SCR脱硝技术领域，具体涉及一种基于烟气余热催化尿素水解制氨的SCR脱硝系统和方法。
背景技术
选择性催化还原烟气脱硝法(SCR脱硝法)由于具备效率高、性能稳定、负荷适应性强等优点，在国内外燃机脱硝领域中被广泛应用，是目前燃机氧化物减排的主流技术。
SCR脱硝系统是指将烟气中的氮氧化物在脱硝催化剂的作用下，与喷入的氨气发生氧化还原反应，生成氮气和水的一种工艺。SCR脱硝系统主要包括脱硝装置、喷氨装置、还原剂(即氨气)制备系统及其它辅助装置，其中还原剂可选择液氨、氨水和尿素，目前利用尿素制氨由于具有更好的安全性能，成为燃气轮机SCR脱硝技术领域的首选，其中尿素水解和尿素热解制氨是目前最为常见制氨方法，但是尿素热解炉内流场、温度分布不均导致热解炉内尿素转化率低，副反应复杂，尿素原料的消耗量大，因此尿素水解制氨技术是目前更为合适的技术方案之一。
但是常规尿素水解制氨技术需要用到大量高品质的水蒸汽对其进行供能，用来维持尿素水解制氨反应的稳定运行，导致整个尿素水解制氨的运行能耗较高。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的上述问题，提供一种基于烟气余热催化尿素水解制氨的SCR脱硝系统和方法，该SCR脱硝系统可以充分利用燃气轮机组通过燃烧产生的高温烟气来代替高品质蒸汽对尿素水解制氨进行供能，节约系统能耗，另外还可以避免尿素热解制氨对于高温风机腐蚀、堵塞、变形等问题，同时也降低了产品气管道输送堵塞的风险。
为了实现上述目的，本发明提供一种基于烟气余热催化尿素水解制氨的SCR脱硝系统，该系统包括尿素水解制氨反应器、氨气与烟气混合器以及沿着烟气流动方向依次设置于余热锅炉内的喷氨格栅、氨混合装置和脱硝装置；
所述尿素水解制氨反应器具有尿素溶液入口，且内部设置有换热管，所述换热管的入口端输入来自所述余热锅炉入口处的高温烟气，出口端输出经过换热后的烟气并输送到所述含氨混合气与烟气混合器中；
所述尿素水解制氨反应器的氨气出口向所述氨气与烟气混合器输送含氨混合气，与通过所述换热管输入的烟气混合后注入所述喷氨格栅。
优选地，该系统还包括尿素溶液制备系统，用于制备尿素溶液，并通过所述尿素溶液入口向所述尿素水解制氨反应器中注入尿素溶液。
优选地，所述尿素溶液制备系统包括依次连接的尿素拆包机、斗式提升机、尿素储仓、尿素溶解罐、尿素溶液输送泵和尿素溶液储存罐。
优选地，该系统还包括高温风机，所述高温风机将来自于所述余热锅炉入口处的高温烟气注入所述换热管内。
优选地，所述换热管为多层盘管。
优选地，所述多层盘管的层数为3-6层。
优选地，所述喷氨格栅包括若干个喷嘴，所述喷嘴设置的间距为400-500mm。
优选地，所述氨混合装置设有与喷氨格栅的喷嘴一一对应的静态混合器。
优选地，所述脱硝装置中装填有蜂窝式脱硝催化剂。
优选地，所述蜂窝式脱硝催化剂的孔数40-75孔。
优选地，所述尿素水解制氨反应器上设有排污管道，所述排污管道用于排出所述尿素水解制氨反应器在尿素水解制氨过程中产生的废水。
本发明第二方面还提供一种基于烟气余热催化尿素水解制氨的SCR脱硝方法，该方法在上述的系统中实施，所述方法包括：
将来自余热锅炉入口处的高温烟气输送到尿素水解制氨反应器中的换热管，通过尿素溶液入口向所述尿素水解制氨反应器中注入尿素溶液，所述尿素溶液在所述换热管的加热作用下发生水解反应，产生的含氨混合气和所述换热管中经过换热后的烟气在所述氨气与烟气混合器中进行混合，然后注入到所述喷氨格栅中；
在所述余热锅炉中，烟气依次通过喷氨格栅、氨混合装置和脱硝装置进行脱硝。
本发明所述的SCR脱硝系统中的尿素水解制氨反应器内设有烟气换热的多层盘管，通过引入来自余热锅炉入口处的高温烟气代替高品质蒸汽对尿素水解过程进行供能，尿素水解产生的含氨混合气与经过换热后的烟气混合后进入到余热锅炉内，与余热锅炉内的高温烟气混合后一同进行脱硝处理。燃气轮机组所产生的高温烟气具备基本没有烟尘、二氧化硫浓度低、温度高等特点，不存在高温烟气导致SCR脱硝系统中喷氨格栅等设备堵塞的风险，将高温烟气的余热为尿素水解制氨反应进行供能可以达到节约系统能耗并同时提升尿素水解制氨反应效率的效果。同时在本发明所述的SCR脱硝系统中，将经过换热后的烟气与尿素水解产生的含氨混合气混合后再输送至喷氨格栅，换热后的烟气将尿素水解产生的含氨混合气进行稀释，降低了产品气管道输送堵塞的风险，本发明所述的SCR脱硝系统无需再额外设置稀释风机对得到的含氨混合气进行稀释，更加简化了整个工艺流程，同时也提高了含氨混合气的温度，无需再额外对含氨混合气进行加热。另外本发明所述的SCR脱硝系统中，在余热锅炉内，沿烟气流动方向设置有喷氨格栅和氨混合装置，进一步将烟气和产品气进行混合后送至脱硝装置中进行脱硝处理，提升了产品气的温度，避免发生尿素水解逆反应析出固体而导致的喷氨格栅管道堵塞等问题，保证了整个SCR脱硝系统的稳定运行，非常适宜大面积推广。
附图说明
图1是本发明所述的SCR脱硝系统的示意图。
附图标记说明
1尿素拆包机；2斗式提升机；3尿素储仓；4尿素溶解罐；5尿素溶液储存罐；6尿素溶液输送泵；7尿素水解制氨反应器；8排污管；9高温风机；10氨气与烟气混合器；11喷氨格栅；12氨混合器；13脱硝装置；14烟气在线监测装置；15余热锅炉；Ⅰ尿素溶液制备系统。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
此外，除非另有明确的规定和限定，术语“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，或是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本文中，所述“含氨混合气”是指通过尿素水解反应得到的含有氨气和二氧化碳气体的混合气。
在本文中，所述“产品气”是指在尿素水解制氨反应中得到的含氨混合气与换热后的烟气在氨气与烟气混合器10中混合后得到的气体。
如图1所示，本发明所述的基于烟气余热催化尿素水解制氨的SCR脱硝系统包括尿素水解制氨反应器7、氨气与烟气混合器10以及沿着烟气流动方向依次设置于余热锅炉15内的喷氨格栅11、氨混合装置12和脱硝装置13。
在本发明所述的SCR脱硝系统中，所述尿素水解制氨反应器7用于将尿素溶液进行水解反应来制备含氨混合气，并将含氨混合气作为后续对于烟气进行脱硝处理的原料气，并且在尿素水解制氨反应过程的热源由来自余热锅炉15入口处的高温烟气提供。具体的，所述尿素水解制氨反应器7具有尿素溶液入口，所述尿素溶液入口用于将尿素水溶液引入尿素水解制氨反应器7内，且尿素水解制氨反应器7内部设置有换热管，所述换热管的入口端输入来自所述余热锅炉15入口处的高温烟气，出口端输出经过换热后的烟气并输送到所述氨气与烟气混合器10中。
在本发明中，所述“高温烟气”中的“高温”是相对于经过所述换热管换热并降温后的烟气温度而言的。通常，来自所述余热锅炉15入口处的高温烟气温度为560℃-600℃，经过换热后的烟气的温度为200-300℃。
在本发明中，所述高温烟气是由燃气轮机组经过燃烧产生，将所述燃气轮组产生的高温烟气输送至余热锅炉15时，在余热锅炉15入口处抽取少部分高温烟气通过高温风机9进入尿素水解制氨反应器7中的换热管内，对尿素水解制氨反应进行供能，经过换热后的烟气与尿素水解产生的含氨混合气混合后进入喷氨格栅11，剩余部分高温烟气进入余热锅炉15中，并与喷氨格栅11所喷出的产品气混合后进入脱硝装置13进行脱硝处理。
在本发明所述的SCR脱硝系统中，所述尿素水解制氨反应器7的氨气出口向所述氨气与烟气混合器10输送含氨混合气，与通过所述换热管输入的烟气混合后注入所述喷氨格栅11。
在本发明所述的SCR脱硝系统中，该系统还包括尿素溶液制备系统Ⅰ，所述尿素溶液制备系统Ⅰ用于制备尿素水溶液，并通过所述尿素溶液入口向所述尿素水解制氨反应器中注入尿素溶液。
在本发明中，用于进行尿素水解制氨反应的尿素溶液可以为直接提供的尿素水溶液，也可以通过尿素溶液制备系统Ⅰ进行制备并注入到尿素水解制氨反应器7中进行反应。
在优选的实施方式中，所述尿素溶液制备系统Ⅰ包括依次连接的尿素拆包机1、斗式提升机2、尿素储仓3、尿素溶解罐4、尿素溶液输送泵6和尿素溶液储存罐5。
具体地，所述尿素拆包机1用于将市售尿素的包装袋进行无尘拆除并去除尿素包装袋残渣，其可以为现有技术中常见的仪器；所述斗式提升机2用于将经过尿素拆包机拆解后得到的尿素输送至尿素储仓3；所述尿素储仓3用于储存尿素，并根据生产需要将尿素输送至尿素溶解罐4；所述尿素溶解罐4用于将尿素与水混合，将尿素和水经过搅拌充分溶解后得到尿素水溶液；所述尿素溶液输送泵6用于将尿素溶解罐4中的尿素水溶液输送至尿素溶液储存罐5中；所述尿素溶液储存罐5用于储存尿素水溶液，并为尿素水解制氨反应器7提供尿素水溶液进行制氨反应。
在本发明所述的SCR脱硝系统中，在所述尿素溶解罐4的底部设有搅拌器，用于防止尿素及残渣沉积与分层。
在本发明所述的SCR脱硝系统中，该系统还包括高温风机9，来自所述余热锅炉15入口处的高温烟气通过所述高温风机9注入所述换热管内，对尿素水解制氨反应进行供能。所述高温风机9可以为本领域常见的使用温度为高温且可以用于输送气体的风机，例如可以为罗茨风机或离心风机。
在具体的实施方式中，所述换热管为多层盘管，所述多层盘管的层数为3-6层。所述多层盘管设置于尿素水解制氨反应器7内的底部，在进行尿素水解制氨过程中，通过高温风机9将高温烟气引入所述多层盘管内部，将热量传递至尿素水解反应系统，换热后的烟气通过多层盘管的出口端进入氨气与烟气混合器10中。
在本发明中，所述尿素水解制氨反应器7用于提供进行尿素水解制氨反应的场所，尿素水解制氨反应器7中所发生的化学反应方程式为：
CO(NH2)2+H2O＝2NH3+CO2↑。
在本发明所述的SCR脱硝系统中，在尿素水解制氨反应器7中，尿素水解制氨反应得到的含氨混合气中含有氨气和二氧化碳气体。所述尿素水解制氨反应器7的氨气出口所输出的气体为含有氨气和二氧化碳的含氨混合气，在尿素水解制氨反应中生成的二氧化碳气体随含氨混合气一同进入氨气与烟气混合器10中，并与降温后的烟气混合后进入到SCR脱硝系统中的喷氨格栅11、氨混合装置12和脱硝装置13，最后随着脱硝处理完成后的尾气排放。
在本发明中，所述尿素水解制氨反应器7上设有排污管道8，所述排污管道8用于排出所述尿素水解制氨反应器7在尿素水解制氨过程中所产生的废液。
在具体的实施方式中，所述尿素水解制氨反应器7可选择靠近余热锅炉15进行设置，以减少高温烟气在传输过程中所导致的热量消耗。
在本发明中，将换热管中经过换热降温后的烟气输送至所述氨气与烟气混合器10中，尿素水解产生的含氨混合气同样被输送至氨气与烟气混合器10中与换热后的烟气进行混合，采用经过换热后的烟气对含氨混合气进行稀释，稀释至一定程度后得到产品气，接着将产品气输送至喷氨格栅11中，采用换热后的烟气与含氨混合气混合可以对得到的含氨混合气进行稀释和加热，降低产品气管道输送堵塞的风险，并且在本系统中无需再采用稀释风机以及加热器对产品气进行处理，更加简化了脱硝工艺，既节约了尿素水解的能耗又降低了设备成本。
在本发明中，所述喷氨格栅11包括若干个喷嘴，所述喷嘴的设置间距为400-500mm。
在具体的实施方式中，所述喷氨格栅11中还设置有气体调节阀，用于调节喷氨格栅所输送的产品气的流量大小。
在本发明中，所述喷氨格栅11中喷嘴的口径为6-15mm，采用此口径范围的喷嘴可以更好的将氨气混合气与烟气进行混合，达到更好的混合效果。
在具体的实施方式中，所述喷嘴所喷出的产品气在喷口处的气体流速≥15m/s。
在本发明中，所述氨混合装置12设有与喷氨格栅11的喷嘴一一对应的静态混合器。所述静态混合器为叶轮形结构，位于所述喷嘴下游，所述静态混合器可以在区域内进行充分扰流和混合的作用，将来自所述喷氨格栅11的产品气与余热锅炉15内的高温烟气进行充分混合，混合后的气体流入脱硝装置13中进行脱硝处理。
在具体的实施方式中，所述脱硝装置13中装填有蜂窝式脱硝催化剂。
在优选的实施方式中，所述蜂窝式脱硝催化剂的孔数40-75孔。
在本发明中，所述SCR脱硝系统还包括设置在脱硝装置13下游的烟气在线监测装置14，且所述烟气在线监测装置14设置在余热锅炉15烟囱的气体排放出口处，用于监测所排放的经过脱硝处理后的气体中氮氧化物的浓度，可以根据排放气体中氮氧化物的浓度来调节喷氨格栅11中喷嘴所输送的气体流量的大小，从而保证烟气中氮氧化物的脱除率。
在本发明所述的SCR脱硝系统中，进入喷氨格栅11的产品气通过喷嘴喷出，在氨混合装置12的作用下，与余热锅炉15内的高温烟气进行充分混合，混合后的气体进入到脱硝装置13中对烟气中的氮氧化物进行脱除。
在本发明所述的SCR脱硝系统中，所述氨气与烟气混合器10上设有氨气入口，用于输入尿素水解产生的含氨混合气，所述氨气与烟气混合器10上还设有烟气入口，用于输入换热后的烟气。在所述换热管中经过换热后的烟气通过氨气与烟气混合器10上的烟气入口被输送至氨气与烟气混合器10中，所述尿素水解制氨反应器7中尿素水解产生的含氨混合气通过氨气与烟气混合器10上的氨气入口被输送至氨气与烟气混合器10中与换热后的烟气混合得到产品气。
在本发明所述的SCR脱硝系统中，所述尿素溶液制备系统Ⅰ与所述尿素水解制氨反应器7的尿素溶液入口连接，所述尿素水解制氨反应器7的氨气出口与所述氨气与烟气混合器10的氨气入口连接；所述尿素水解制氨反应器7内的换热管的入口与高温风机9的出口连接，所述尿素水解制氨反应器7内的换热管的出口与所述氨气与烟气混合器10的烟气入口连接；所述氨气与烟气混合器10的出口与所述喷氨格栅11的入口连接；在余热锅炉15内设置有依次连接的喷氨格栅11、氨混合装置12和脱硝装置13；所述烟气在线监测装置14设置于所述余热锅炉15烟囱的气体排放的出口处。
在具体的实施方式中，所述尿素溶液制备系统Ⅰ中尿素溶液储存罐5的出口与尿素水解制氨反应器7的尿素溶液入口连接。
根据本发明所述的SCR脱硝系统的第一种具体实施方式，该SCR脱硝系统包括尿素水解制氨反应器7、氨气与烟气混合器10以及沿着烟气流动方向依次设置于余热锅炉15内的喷氨格栅11、氨混合装置12和脱硝装置13；所述尿素水解制氨反应器7具有尿素溶液入口，且内部设置有换热管，所述换热管的入口端输入来自所述余热锅炉15入口处的高温烟气，出口端输出经过换热后的烟气并输送到所述氨气与烟气混合器10中；所述尿素水解制氨反应器7的氨气出口向所述氨气与烟气混合器10输送含氨混合气，与通过所述换热管输入的烟气混合后注入所述喷氨格栅11，所述SCR脱硝系统可以利用来自余热锅炉15入口处的的高温烟气对尿素水解制氨过程进行供能，可节约尿素水解制氨反应的能耗。
根据本发明所述的SCR脱硝系统的另一种实施方式，该SCR脱硝系统包括尿素溶液制备系统Ⅰ、尿素水解制氨反应器7、氨气与烟气混合器10以及沿着烟气流动方向依次设置于余热锅炉15内的喷氨格栅11、氨混合装置12和脱硝装置13；所述尿素水解制氨反应器7具有尿素溶液入口，且内部设置有换热管，所述换热管的入口端输入来自所述余热锅炉15入口处的高温烟气，出口端输出经过换热后的烟气并输送到所述氨气与烟气混合器10中；所述尿素水解制氨反应器7的氨气出口向所述氨气与烟气混合器10输送含氨混合气，与通过所述换热管输入的烟气混合后注入所述喷氨格栅11；所述尿素溶液制备系统Ⅰ包括依次连接的尿素拆包机1、斗式提升机2、尿素储仓3、尿素溶解罐4、尿素溶液输送泵6和尿素溶液储存罐5，所述SCR脱硝系统可以利用来自余热锅炉15入口处的高温烟气对尿素水解制氨过程进行供能，可节约尿素水解制氨反应的能耗，并且还能降低产品气管道输送堵塞的风险。
根据本发明所述的SCR脱硝系统的另一种实施方式，该SCR脱硝系统包括尿素溶液制备系统Ⅰ、尿素水解制氨反应器7、氨气与烟气混合器10以及沿着烟气流动方向依次设置于余热锅炉15内的喷氨格栅11、氨混合装置12和脱硝装置13；所述尿素水解制氨反应器7具有尿素溶液入口，且内部设置有多层盘管，所述多层盘管的入口端输入来自所述余热锅炉15入口处的高温烟气，出口端输出经过换热后的烟气并输送到所述氨气与烟气混合器10中；所述尿素水解制氨反应器7的氨气出口向所述氨气与烟气混合器10输送含氨混合气，与通过所述换热管输入的烟气混合后注入所述喷氨格栅11；所述尿素溶液制备系统Ⅰ包括依次连接的尿素拆包机1、斗式提升机2、尿素储仓3、尿素溶解罐4、尿素溶液输送泵6和尿素溶液储存罐5，所述SCR脱硝系统可以利用来自余热锅炉15入口处的高温烟气对尿素水解制氨过程进行供能，可进一步节约尿素水解制氨反应的能耗。
根据本发明所述的SCR脱硝系统的另一种实施方式，该SCR脱硝系统包括尿素溶液制备系统Ⅰ、尿素水解制氨反应器7、氨气与烟气混合器10以及沿着烟气流动方向依次设置于余热锅炉15内的喷氨格栅11、氨混合装置12和脱硝装置13；所述尿素水解制氨反应器7具有尿素溶液入口，且内部设置有多层盘管，所述多层盘管的入口端输入来自所述余热锅炉15入口处的高温烟气，出口端输出经过换热后的烟气并输送到所述氨气与烟气混合器10中；所述尿素水解制氨反应器7的氨气出口向所述氨气与烟气混合器10输送含氨混合气，与通过所述换热管输入的烟气混合后注入所述喷氨格栅11；所述尿素溶液制备系统Ⅰ包括依次连接的尿素拆包机1、斗式提升机2、尿素储仓3、尿素溶解罐4、尿素溶液输送泵6和尿素溶液储存罐5；所述换热管为多层盘管，所述多层盘管的层数为3-6层。所述SCR脱硝系统可以利用来自余热锅炉15入口处的高温烟气对尿素水解制氨过程进行供能，可进一步节约尿素水解制氨反应的能耗。
本发明进一步提供一种基于烟气余热催化尿素水解制氨的SCR脱硝方法，该方法在上述系统中实施，所述方法包括：
将余热锅炉15入口处的高温烟气输送到尿素水解制氨反应器7中的换热管，通过尿素溶液入口向所述尿素水解制氨反应器7中注入尿素溶液，所述尿素溶液在所述换热管的加热作用下发生水解反应，产生的含氨混合气和所述换热管中经过换热后的烟气在氨气与烟气混合器10中进行混合，然后注入到所述喷氨格栅11中；
在所述余热锅炉15中，烟气依次通过喷氨格栅11、氨混合装置12和脱硝装置13进行脱硝。
本发明所述的SCR脱硝系统的工作原理为，市售的尿素经过尿素拆包机1将外包装拆除后，通过斗式提升机2将尿素输送至尿素储仓3中，然后将尿素储仓3中的尿素输送至尿素溶解罐4，在尿素溶解罐4中将尿素与水充分搅拌混合溶解后得到尿素水溶液，接着将尿素水溶液通过尿素溶液输送泵6输送至尿素溶液储存罐5进行存放，然后将尿素溶液储存罐5中的尿素水溶液输送至尿素水解制氨反应器7中进行尿素水解制备含氨混合气，在尿素水解过程中得到的含氨混合气通过氨气出口向所述氨气与烟气混合器10中输送含氨混合气。
部分来自余热锅炉15入口处的高温烟气通过高温风机9输送至尿素水解制氨反应器7中的换热管内，利用换热管内高温烟气的热量对尿素水解制氨反应进行供能，经过换热后的烟气输送至氨气与烟气混合器10，尿素水解制氨反应器7中制备得到的含氨混合气经过氨气出口输送至氨气与烟气混合器10中与换热后的烟气混合得到产品气，产品气通过氨气与烟气混合器10的出口输送至喷氨格栅11中，通过喷氨格栅11的喷嘴将产品气喷出，喷出的产品气在氨混合装置12中静态混合器的作用下与余热锅炉15内剩余部分的高温烟气进一步混合，接着混合均匀后的气体被输送至脱硝装置13，在蜂窝状脱硝催化剂的作用下对烟气进行脱硝处理，去除烟气中的氮氧化物，脱硝处理结束后的气体可以进行排放，设置在脱硝装置13下游的烟气在线监测装置14通过实时测试所排放气体中的氮氧化物的含量来控制喷氨格栅11中产品气的流量，以保证烟气中的氮氧化物尽可能的被去除。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述，但本发明的保护范围并不局限于此。
实施例1
以下实施例采用如下SCR脱硝系统进行处理，如图1所示，该SCR脱硝系统包括依次连接的尿素拆包机1、斗式提升机2、尿素储仓3、尿素溶解罐4、尿素溶液输送泵6、尿素溶液储存罐5；还包括有尿素水解制氨反应器7、排污管8、高温风机9，以及沿着烟气流动方向设置于余热锅炉15内的氨气与烟气混合器10、喷氨格栅11、氨混合装置12、脱硝装置13；烟气在线监测装置14位于脱硝装置13下游，设置于所述余热锅炉15烟囱的气体排放的出口处；
所述尿素溶液储存罐5的出口与所述尿素水解制氨反应器7的尿素溶液入口连接，所述尿素水解制氨反应器7的氨气出口与所述氨气与烟气混合器10的氨气入口连接；所述尿素水解制氨反应器7内的换热管的入口与高温风机9的出口连接，所述尿素水解制氨反应器7内的换热管的出口与所述氨气与烟气混合器10的烟气入口连接；所述氨气与烟气混合器10的出口与喷氨格栅11的入口连接；
所述尿素水解制氨反应器7上设有排污管道8。
使用所述SCR脱硝系统的具体过程如下：
将市售的尿素经过尿素拆包机1将外包装拆除后，通过斗式提升机2将尿素输送至尿素储仓3中，然后将尿素储仓3中的尿素输送至尿素溶解罐4，在尿素溶解罐4中将尿素与水充分搅拌混合溶解，得到尿素水溶液。接着将尿素水溶液通过尿素溶液输送泵6输送至尿素溶液储存罐5进行存放，然后将尿素溶液储存罐5中的尿素水溶液输送至尿素水解制氨反应器7中进行尿素水解制备含氨混合气，在尿素水解过程中得到的含氨混合气进入氨气与烟气混合器10中；
将部分来自于余热锅炉15入口处的高温烟气(烟气温度约580℃，烟气中氮氧化物浓度为10-25ppm)通过高温风机9将其输送至尿素水解制氨反应器7内的多层盘管中用于对尿素水解过程进行供能，经过换热后的烟气(换热后烟气的温度约250℃)进入氨气与烟气混合器10与尿素水解得到的含氨混合气混合得到产品气，将产品气输送至喷氨格栅11中，通过喷氨格栅11的喷嘴(10mm)将产品气喷出(喷嘴间隔为400mm)，喷出的产品气在氨混合装置12中静态混合器的作用下与余热锅炉15内剩余部分的高温烟气进一步混合，接着将混合后的气体输送至脱硝装置13，在蜂窝状脱硝催化剂(孔数为45孔)的作用下对烟气进行脱硝处理，去除烟气中的氮氧化物，然后通过烟气在线监测装置14实时监测所排放的经过脱硝处理后的气体中的氮氧化物的含量，本系统可实现高温烟气的脱硝处理，并且还可以节约尿素水解制氨的能耗。
对比例1
根据实施例1所述的方法进行实施，与之不同的是，不设置氨气与烟气混合器10，并采用高温风机9将高品质的水蒸汽输送至多层盘管对尿素水解制氨进行供能，燃气轮机组所产生的高温烟气全部进入余热锅炉15中，尿素水解产生的含氨混合气直接进入到喷氨格栅11中，在氨混合装置12中静态混合器的作用下与余热锅炉15内的高温烟气混合，接着输送至脱硝装置13中进行脱硝处理。
采用实施例1与对比例1的系统对相同重量的高温烟气进行脱硝处理，实施例1的系统可以节能30％，还能节约水资源，说明采用本发明所述的SCR脱硝系统充分利用高温烟气的余热对尿素水解制氨反应进行供能，既可以节约系统能耗，又可以充分利用烟气的热量，并且还可以去除烟气中的氮氧化物，另外采用本发明所述的SCR脱硝系统还可以进一步防止管路堵塞，维持系统的稳定运行，具备很大的工业应用前景。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种基于烟气余热催化尿素水解制氨的SCR脱硝系统，其特征在于，该系统包括尿素水解制氨反应器(7)、氨气与烟气混合器(10)以及沿着烟气流动方向依次设置于余热锅炉(15)内的喷氨格栅(11)、氨混合装置(12)和脱硝装置(13)；
所述尿素水解制氨反应器(7)具有尿素溶液入口，且内部设置有换热管，所述换热管的入口端输入来自所述余热锅炉(15)入口处的高温烟气，出口端输出经过换热后的烟气并输送到所述氨气与烟气混合器(10)中；
所述尿素水解制氨反应器(7)的氨气出口向所述氨气与烟气混合器(10)输送含氨混合气，与通过所述换热管输入的烟气混合后注入所述喷氨格栅(11)。
2.根据权利要求1所述的基于烟气余热催化尿素水解制氨的SCR脱硝系统，其特征在于，该系统还包括尿素溶液制备系统(Ⅰ)，用于制备尿素溶液，并通过所述尿素溶液入口向所述尿素水解制氨反应器(7)中注入尿素溶液。
3.根据权利要求2所述的基于烟气余热催化尿素水解制氨的SCR脱硝系统，其特征在于，所述尿素溶液制备系统(Ⅰ)包括依次连接的尿素拆包机(1)、斗式提升机(2)、尿素储仓(3)、尿素溶解罐(4)、尿素溶液输送泵(6)和尿素溶液储存罐(5)。
4.根据权利要求1所述的基于烟气余热催化尿素水解制氨的SCR脱硝系统，其特征在于，该系统还包括高温风机(9)，所述高温风机(9)将来自于所述余热锅炉(15)入口处的高温烟气注入所述换热管内。
5.根据权利要求1或4所述的基于烟气余热催化尿素水解制氨的SCR脱硝系统，其特征在于，所述换热管为多层盘管。
6.根据权利要求5所述的基于烟气余热催化尿素水解制氨的SCR脱硝系统，其特征在于，所述多层盘管的层数为3-6层。
7.根据权利要求1所述的基于烟气余热催化尿素水解制氨的SCR脱硝系统，其特征在于，所述喷氨格栅(11)包括若干个喷嘴，所述喷嘴设置的间距为400-500mm。
8.根据权利要求1或7所述的基于烟气余热的催化尿素水解制氨的SCR脱硝系统，其特征在于，所述氨混合装置(12)设有与喷氨格栅(11)的喷嘴一一对应的静态混合器。
9.根据权利要求1所述的基于烟气余热催化尿素水解制氨的SCR脱硝系统，其特征在于，所述脱硝装置(13)中装填有蜂窝式脱硝催化剂；
优选地，所述蜂窝式脱硝催化剂的孔数40-75孔。
10.根据权利要求1所述的基于烟气余热催化尿素水解制氨的SCR脱硝系统，其特征在于，所述尿素水解制氨反应器(7)上设有排污管道(8)，所述排污管道(8)用于排出所述尿素水解制氨反应器(7)在尿素水解制氨过程中产生的废液。
11.一种基于烟气余热催化尿素水解制氨的SCR脱硝方法，其特征在于，该方法在权利要求1-10中任意一项所述的系统中实施，所述方法包括：
将来自余热锅炉(15)入口处的高温烟气输送到尿素水解制氨反应器(7)中的换热管内，通过尿素溶液入口向所述尿素水解制氨反应器(7)中注入尿素溶液，所述尿素溶液在所述换热管的加热作用下发生水解反应，产生的含氨混合气和所述换热管中经过换热后的烟气在氨气与烟气混合器(10)中进行混合，然后注入到喷氨格栅(11)中；
在所述余热锅炉(15)中，烟气依次通过喷氨格栅(11)、氨混合装置(12)和脱硝装置(13)进行脱硝。
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