CN201458752U - 制取烟气脱氮所需还原剂的尿素水解系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种制取烟气脱氮所需还原剂的尿素水解系统，主要包括依次连接的尿素颗粒储罐、给料机、尿素溶解罐、尿素溶液混合泵、尿素溶液储箱、尿素溶液输送泵和尿素水解反应器。基本工作过程：袋装或散装尿素粉末储存于尿素颗粒储罐，由给料机输送到尿素溶解罐里溶解成尿素溶液，再通过尿素溶液混合泵输送到尿素溶液储罐；尿素溶液经由计量与分配装置分配后进入本系统的关键设备——尿素水解反应器制取所需的还原剂——气氨。本实用新型安全可靠，操作灵活、方便，具有很高的实用价值。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种氨气制备系统，具体地说，是涉及一种制取烟气脱氮所需还原剂的尿素水解系统。
背景技术
目前，控制火电厂NOx排放的措施分两大类。一类是通过燃烧技术的改进(包括采用先进的低NOx燃烧器)降低NOx排放量，另一类是在锅炉尾部加装烟气脱硝装置。
随着我国对NOx排放控制标准的不断严格，仅仅依靠燃烧控制已不能满足要求，因此在锅炉尾部加装烟气脱硝装置已经成为发展的趋势。
锅炉尾部加装烟气脱硝装置是利用还原剂对烟气中的氮氧化物的还原功能，在一定条件下将氮氧化物还原成对大气没有多大影响的氮气和水。还原剂应不产生烟气的二次污染，因此氨气介质便成为了当之无愧的还原剂。用氨做还原剂一般有两种选择：液氨和氨溶液。
虽然用液氨制备还原剂气氨，能够产生积极的经济效益与社会效益，但仍然存在如下缺陷：1)液氨是一种高毒性的物质，对它的防护安全问题受到了相关职业安全和健康管理部门以及环保主管部门的重视；2)目前国内高参数、大容量机组的电厂的发展，使得烟气脱硝装置所需的还原剂的量必须建设一套大型的贮存设施，会导致大量的能量消耗；3)由于液氨在可燃气体类别中属于乙类危险品，其制备车间与周边建构筑物的防火间距有严格的规定，因而占地面积过大，征地成本高，同时不能满足原有老电厂技术改造的需要(老厂一般场地有限)。
氨溶液虽然浓度低，但也存在类似的危险，而且目前国内高参数、大容量机组的电厂的发展，必须配备大型的烟气脱硝还原装置，由于氨溶液中可供提取的氨成分低，势必需要建设一套大型的贮存设备来满足需要，这样会导致投资增加，占地面积增加。
由于上述原因，使得选择上述两种物质作为还原剂逐渐失去了吸引力。因此，寻求一种新的能制备还原剂的替代物将会是烟气脱硝还原剂制备系统的又一次革命。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种制取烟气脱氮所需还原剂的尿素水解系统，克服现有技术存在的问题，通过尿素-氨的转化系统生成烟气脱硝还原剂-气氨，实现还原剂-气氨的制备。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
制取烟气脱氮所需还原剂的尿素水解系统，主要包括依次连接的尿素颗粒储罐、给料机、尿素溶解罐、尿素溶液混合泵、尿素溶液储箱、尿素溶液输送泵和尿素水解反应器。
所述尿素颗粒储罐为锥形底立式罐，在所述尿素颗粒储罐顶部设有布袋过滤器。由于洁净气中最大含尘量不能超过50mg/Nm3，因此专门设置了布袋过滤器，用于过滤空气中的灰尘。为到达顶部检修布袋过滤器，还安装有扶梯。
所述尿素溶解罐底部设有两路相互并联的尿素溶液混合泵，两路尿素溶液混合泵并联后与尿素溶液储箱连接。所述尿素溶液混合泵为不锈钢本体、碳化硅机械密封的离心泵。
所述尿素溶解罐底部与顶部之间还设有循环管道，使尿素溶解罐内的尿素溶液保持流动性，尿素颗粒充分实现溶解。
所述尿素溶液储箱底部设有蒸汽加热盘管，从而防止尿素溶液在尿素溶液储箱内生成结晶体。
所述制取烟气脱氮所需还原剂的尿素水解系统还设有尿素溶液返流罐，尿素溶液返流罐通过并联后的两路尿素溶液返流泵与尿素溶解罐顶部相连。所述尿素溶液储箱和尿素水解反应器两者底部均通过管道与尿素溶液返流罐连通，利用尿素溶液返流罐与尿素溶解罐的连通性，可以使尿素溶液储箱和尿素水解反应器内的溶液回到尿素溶解罐内，将未充分溶解的尿素颗粒再次溶解，然后再次经过尿素溶液储箱到达尿素水解反应器进行水解，产生气氨。在整个系统中，尿素溶解罐、尿素溶液储箱和尿素水解反应器形成一个循环系统，有效地实现了尿素的充分利用，避免尿素颗粒未充分溶解而造成资源浪费。
本实用新型还设有控制整个系统的紧急关断装置和紧急消防装置，在系统出现故障或其他紧急情况下，可以启动紧急关断装置停止系统的运行，或者启动紧急消防装置开展消防工作。
本实用新型主要原理如下列化学式：
本实用新型的基本工作过程：袋装或散装的尿素粉末运输至尿素颗粒储罐后，由给料机输送到尿素溶解罐里，用除盐水将固体尿素溶解成一定浓度的尿素溶液，再通过尿素溶液混合泵输送到尿素溶液储箱，最后尿素溶液经过计量与分配装置按量分配后通过尿素溶液输送泵输送至尿素水解反应器制取所需要的的还原剂——气氨。
本实用新型采用PLC控制系统进行监测和控制，实现自动对相关参数进行扫描、数据处理以及报警；使气态还原剂的供应量能满足锅炉不同运行条件下的要求；同时根据指令自动完成各系统的程序启停。当系统发生异常或事故时，通过保护、联锁或人工干预，使系统在安全工况下运行或停机。
本实用新型具有安全可靠、控制灵活、操作方便的特点，能够避免氨在运输与贮存过程中存在的危险，是一种具有很高实用和推广价值的气氨制备系统。
附图说明
图1为本实用新型中尿素颗粒储罐至尿素溶解罐部分的系统结构示意图。
图2为本实用新型中尿素溶液储箱部分的系统结构示意图。
图3为本实用新型中尿素水解反应器部分的系统结构示意图。
具体实施方式
如图1～图3所示，制取烟气脱氮所需还原剂的尿素水解系统，主要包括依次连接的尿素颗粒储罐、给料机、尿素溶解罐、尿素溶液混合泵、尿素溶液储箱、尿素溶液输送泵和尿素水解反应器。
下面分别详细描述系统中各个主要设备：
1.尿素颗粒储罐
根据具体情况及实际要求，设置尿素颗粒储罐。尿素颗粒储罐为碳钢制造，并配检修起吊设备。尿素颗粒通过给料机输送到尿素溶解罐。
尿素颗粒储罐设计成锥形底立式罐，“锥形”斗部应有不小于60°的斜度，顶部有3°的坡面，在其顶部设有密封的防尘检查/进入门。由于尿素颗粒易吸潮，尿素颗粒储罐设计时需要考虑辅助设施防止其吸潮、架桥及堵塞，以保持出料通畅。
尿素颗粒储罐顶部配有布袋过滤器，保证洁净气中最大含尘量不超过50mg/Nm3。为到达顶部检修布袋过滤器，安装有扶梯。
2.给料机
根据筒仓的设置情况配置相应的带计量的给料机，为尿素溶解罐输送固态尿素。对于尿素给料量设有计量手段，并且计量信号接入PLC控制系统中的DCS系统实现显示、统计等功能。
3.尿素溶解罐
尿素溶解罐的功能主要是充分溶解固体尿素，实现方法是用已经给尿素溶液储罐加热后的疏水或辅助蒸汽直接加热的除盐水制成一定浓度的尿素溶液。尿素溶解罐设有水流量和温度控制系统外，还采用循环管道将尿素溶液从尿素溶解罐底部向顶部进行循环，使尿素溶液更好的混合。同时，尿素溶液混合泵的流量与扬程能满足将配置好的尿素溶液输送至尿素溶液储罐。
4.尿素溶液储罐
尿素溶液储罐为立式平底结构，基础为现浇钢筋砼混凝土结构。尿素溶液储罐依据电厂所在地区可能出现的最恶劣天气温度、地震带、风力以及清洁等情况进行设计。为防止尿素溶液在尿素溶液储罐内生成结晶体，在尿素溶液储罐底部设有特定的蒸汽加热盘管。尿素溶液储罐设置有液位计与尿素溶液输送泵出口自动阀门。
5.尿素溶液混合泵
尿素溶液混合泵为不锈钢本体、碳化硅机械密封的离心泵。此外，尿素溶液混合泵还利用尿素溶解罐所配置的循环管道将尿素溶液进行循环，以获得更好混合。
6.尿素溶液循环装置
该装置是独立的高流量、高压输送系统，布置在尿素溶液储罐附近。尿素溶液循环装置使尿素溶液不断的在计量分配模块和尿素溶液储罐之间循环。该装置具有如下多个功能：
(1)提供尿素溶液通过计量分配模块输送到烟气脱硝装置区域所需压力；
(2)过滤尿素溶液以保证烟气脱硝装置喷射设施的稳定运行；
(3)补充溶液输送途中损失的热量以防还原剂结晶。
7.尿素水解反应器
制取烟气脱氮所需还原剂的尿素水解系统主要机理为在特制的反应容器中利用热源，来完全分解尿素。在所要求的温度下，特制容器提供足够的停留时间以确保尿素到氨的100％转化率。
反应设备的容积是依据尿素分解所需的体积来确定。热源将反应设备内的温度维持在尿素分解温度范围内。尿素的添加量由SCR反应器需氨量来决定的，负荷跟踪性适应锅炉负荷变化要求。
为了应对紧急情况，本实用新型还设置了紧急关断装置和紧急消防装置，一旦出现以外需要停止系统运行时，可以启动紧急关断装置，需要开展消防工作时，可以启动紧急消防装置，使得本实用新型的安全可靠性得到大大提高。
除上述主要设备外，本实用新型还配备了PLC控制系统来完成对制备系统的监测和控制，实现自动对相关参数进行扫描和数据处理以及报警；使气态还原剂的供应量能满足锅炉不同运行条件下的要求；同时，根据指令自动完成各工艺系统的程序启停。当系统发生异常或事故时，通过保护、联锁或人工干预，使系统在安全工况下运行或停机。
Claims (10)
1.制取烟气脱氮所需还原剂的尿素水解系统，其特征在于，包括依次连接的尿素颗粒储罐、给料机、尿素溶解罐、尿素溶液混合泵、尿素溶液储箱、尿素溶液输送泵和尿素水解反应器。
2.根据权利要求1所述的制取烟气脱氮所需还原剂的尿素水解系统，其特征在于，所述尿素颗粒储罐为锥形底立式罐。
3.根据权利要求1所述的制取烟气脱氮所需还原剂的尿素水解系统，其特征在于，所述尿素颗粒储罐顶部设有布袋过滤器。
4.根据权利要求1所述的制取烟气脱氮所需还原剂的尿素水解系统，其特征在于，所述尿素溶解罐底部设有两路相互并联的尿素溶液混合泵，两路尿素溶液混合泵并联后与尿素溶液储箱连接。
5.根据权利要求1所述的制取烟气脱氮所需还原剂的尿素水解系统，其特征在于，所述尿素溶液混合泵为不锈钢本体、碳化硅机械密封的离心泵。
6.根据权利要求1所述的制取烟气脱氮所需还原剂的尿素水解系统，其特征在于，所述尿素溶解罐底部与顶部之间还设有循环管道。
7.根据权利要求1所述的制取烟气脱氮所需还原剂的尿素水解系统，其特征在于，所述尿素溶液储箱底部设有蒸汽加热盘管。
8.根据权利要求1所述的制取烟气脱氮所需还原剂的尿素水解系统，其特征在于，所述制取烟气脱氮所需还原剂的尿素水解系统还设有尿素溶液返流罐，尿素溶液返流罐通过并联后的两路尿素溶液返流泵与尿素溶解罐顶部相连。
9.根据权利要求8所述的制取烟气脱氮所需还原剂的尿素水解系统，其特征在于，所述尿素溶液储箱和尿素水解反应器两者底部均通过管道与尿素溶液返流罐连通。
10.根据权利要求1所述的制取烟气脱氮所需还原剂的尿素水解系统，其特征在于，所述制取烟气脱氮所需还原剂的尿素水解系统还设有控制整个系统的紧急关断装置和紧急消防装置。
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