CN206886695U - 一种火电厂脱硝用尿素水解热解复合制氨系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种火电厂脱硝用尿素水解热解复合制氨系统，包括尿素溶液进口管、水解反应器、除碳罐、除盐水管及排气扇；尿素溶液进口管与水解反应器侧面的入口相连通，水解反应器的底部设置有用于对水解反应器内的尿素溶液进行加热的蒸汽加热器，水解反应器的顶部出口与除碳罐的底部入口相连通，除碳罐侧面的除盐水入口与除盐水管相连通，排气扇位于除碳罐的顶部开口位置，除碳罐的底部出口处连通有氨水管，该系统能耗小，产物不会堵塞管道，并且成本低。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种制氨系统，具体涉及一种火电厂脱硝用尿素水解热解复合制氨系统。
背景技术
燃煤电厂排放的烟气中含有大量氮氧化物，需要进行净化处理。目前广泛采用的烟气脱硝技术都是以氨(NH3)为还原剂，将NOx还原为无毒无害的氮气(N2)。出于安全性考量，火电厂中氨的制备以尿素(CO(NH2)2)为原料，分成低温水解和高温热解两条技术路线。尿素溶液在200℃以下发生水解反应，反应方程式为：
NH2CONH2+(1+X)H2O→2NH3↑+CO2↑+(X)H2O↑
实际工程应用中，产品气只含有质量分数为28.3％的氨，余下为
36.7％的二氧化碳以及35％的水蒸气。由于NH3与CO2在140℃时易形成腐蚀性较强的冷凝物，在低于70℃时形成固态氨基甲酸铵，故产品气出口管道需进行全程伴热，防止管道腐蚀及堵塞。
尿素热解工艺则是直接将尿素溶液喷入热解炉(450-600℃)中，尿素迅速分解生成氨气。尿素热解反应方程式为：
CO(NH2)2+H2O＝2NH3↑+CO2↑
两种工艺比较，尿素水解具有耗能低(反应温度低)的优点，但产物管道有腐蚀、堵塞的风险，需全程伴热，又增加了能耗；尿素热解具有反应迅速，管道免保温、不会发生管道堵塞等优点，但热解炉造价高，达到反应温度要消耗额外燃料，长时间使用后炉子下部出现杂质结块，影响使用稳定性。因此，探索一种装置成本低、系统耗能少、产物不会堵塞管道的尿素制氨系统对于火电厂脱硝系统节能高效运行具有重要意义。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种火电厂脱硝用尿素水解热解复合制氨系统，该系统能耗小，产物不会堵塞管道，并且成本低。
为达到上述目的，本实用新型所述的火电厂脱硝用尿素水解热解复合制氨系统包括尿素溶液进口管、水解反应器、除碳罐、除盐水管及排气扇；
尿素溶液进口管与水解反应器侧面的入口相连通，水解反应器的底部设置有用于对水解反应器内的尿素溶液进行加热的蒸汽加热器，水解反应器的顶部出口与除碳罐的底部入口相连通，除碳罐侧面的除盐水入口与除盐水管相连通，排气扇位于除碳罐的顶部开口位置，除碳罐的底部出口处连通有氨水管。
所述水解反应器的侧面设置有气相泄压管。
所述水解反应器的顶部设置有安全阀。
所述水解反应器的底部出口经产物引出管与除碳罐的底部入口相连通。
除碳罐的底部出口经输送泵与氨水管相连通。
所述蒸汽加热器包括蒸汽管道，其中，蒸汽管道的中部位于水解反应器中，蒸汽管道的两端位于水解反应器外。
蒸汽管道的两端均设置有第一阀门。
除盐水管上设置有第二阀门。
尿素溶液进口管上设置有第三阀门。
本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型所述的火电厂脱硝用尿素水解热解复合制氨系统在具体操作时，尿素溶液先在水解反应器中完成水解，并生成NH3、CO2及H2O，水解的产物进入到除碳罐中的除盐水中，由于CO2在除盐水中的溶解度较低，从而使绝大部分CO2从除盐水中逸出，并经排气扇排入外界，NH3溶入到除盐水中后形成饱和氨水溶液，所述饱和氨水溶液再经氨水管进入到火电厂脱硝反应装置处，从而避免NH3与CO2一起运输容易形成腐蚀性较强的冷凝物，并堵塞管道的问题，同时避免全程伴热，能耗较小，并且成本低。需要说明的是，本实用新型以水解产物作为解热的原料，成功实现尿素水解与热解工艺的有机结合，采用温和条件降低分解反应的能耗，避免使用热解炉及燃料而增加成本，同生成的产物为饱和氨水，有效地避免堵塞管道的问题。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
其中，1为尿素溶液进口管、2为气相泄压管、3为水解反应器、4为安全阀、5为氨水管、6为蒸汽加热器、7为产物引出管、8为除盐水管、9为除碳罐、10为输送泵、11为排气扇。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：
参考图1，本实用新型所述的火电厂脱硝用尿素水解热解复合制氨系统包括尿素溶液进口管1、水解反应器3、除碳罐9、除盐水管8及排气扇11；尿素溶液进口管1与水解反应器3侧面的入口相连通，水解反应器3的底部设置有用于对水解反应器3内的尿素溶液进行加热的蒸汽加热器6，水解反应器3的顶部出口与除碳罐9的底部入口相连通，除碳罐9侧面的除盐水入口与除盐水管8相连通，排气扇11位于除碳罐9的顶部开口位置，除碳罐9的底部出口处连通有氨水管5。
所述水解反应器3的侧面设置有气相泄压管2；水解反应器3的顶部设置有安全阀4；水解反应器3的底部出口经产物引出管7与除碳罐9的底部入口相连通；除碳罐9的底部出口经输送泵10与氨水管5相连通；蒸汽加热器6包括蒸汽管道，其中，蒸汽管道的中部位于水解反应器3中，蒸汽管道的两端位于水解反应器3外。
蒸汽管道的两端均设置有第一阀门；除盐水管8上设置有第二阀门；尿素溶液进口管1上设置有第三阀门。
本实用新型的具体操作过程为：
尿素溶液经尿素溶液进口管1注入水解反应器3内，当尿素溶液的液位达到水解反应器3的一半时，停止注液，并启动蒸汽加热器6，通过蒸汽加热器6对尿素溶液进行加热，促进尿素反应液5发生水解反应，释放出NH3、CO2及H2O等气态混合产物；当反应速率过快，水解反应器3内压力快速增加时，为保护水解反应器3不致爆炸，则自动开启气相泄压管2进行排气，另外，当压力增长太快，气相泄压管2的泄压速度无法满足泄压要求时，安全阀4自动开启，从而增加泄压通道，保证水解反应器3安全运行。
水解反应器3的反应产物按质量分数计包括40％的CO2、30％的NH3及30％的水蒸气，并且反应产物具有一定的压力及温度，水解反应器3的反应产物经产物引出管7进入除碳罐9内的除盐水中，在常温常压下，1体积的除盐水只能溶解1体积的CO2，而1体积的除盐水却能溶解700体积的NH3；因此反应产物通入除盐水中后，NH3被完全吸收，并形成高浓度的氨水溶液，而CO2溶解度有限，溶解到除盐水中的CO2生成少量(NH4)2CO3及NH4HCO3，然而多余的CO2以气体形式从氨水溶液中逸出，并经排气扇11送入大气，含有少量氨盐的饱和氨水溶液经输送泵10及氨水管5送入炉体SCR处，并在高温烟气条件下，雾化、迅速分解并释放出NH3，完成催化脱硝反应。
Claims (9)
1.一种火电厂脱硝用尿素水解热解复合制氨系统，其特征在于，包括尿素溶液进口管(1)、水解反应器(3)、除碳罐(9)、除盐水管(8)及排气扇(11)；
尿素溶液进口管(1)与水解反应器(3)侧面的入口相连通，水解反应器(3)的底部设置有用于对水解反应器(3)内的尿素溶液进行加热的蒸汽加热器(6)，水解反应器(3)的顶部出口与除碳罐(9)的底部入口相连通，除碳罐(9)侧面的除盐水入口与除盐水管(8)相连通，排气扇(11)位于除碳罐(9)的顶部开口位置，除碳罐(9)的底部出口处连通有氨水管(5)。
2.根据权利要求1所述的火电厂脱硝用尿素水解热解复合制氨系统，其特征在于，所述水解反应器(3)的侧面设置有气相泄压管(2)。
3.根据权利要求1所述的火电厂脱硝用尿素水解热解复合制氨系统，其特征在于，所述水解反应器(3)的顶部设置有安全阀(4)。
4.根据权利要求1所述的火电厂脱硝用尿素水解热解复合制氨系统，其特征在于，所述水解反应器(3)的底部出口经产物引出管(7)与除碳罐(9)的底部入口相连通。
5.根据权利要求1所述的火电厂脱硝用尿素水解热解复合制氨系统，其特征在于，除碳罐(9)的底部出口经输送泵(10)与氨水管(5)相连通。
6.根据权利要求1所述的火电厂脱硝用尿素水解热解复合制氨系统，其特征在于，所述蒸汽加热器(6)包括蒸汽管道，其中，蒸汽管道的中部位于水解反应器(3)中，蒸汽管道的两端位于水解反应器(3)外。
7.根据权利要求6所述的火电厂脱硝用尿素水解热解复合制氨系统，其特征在于，蒸汽管道的两端均设置有第一阀门。
8.根据权利要求7所述的火电厂脱硝用尿素水解热解复合制氨系统，其特征在于，除盐水管(8)上设置有第二阀门。
9.根据权利要求8所述的火电厂脱硝用尿素水解热解复合制氨系统，其特征在于，尿素溶液进口管(1)上设置有第三阀门。
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| CN201720766459.1U CN206886695U (zh) | 2017-06-28 | 2017-06-28 | 一种火电厂脱硝用尿素水解热解复合制氨系统 |
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| CN107188198A (zh) * | 2017-06-28 | 2017-09-22 | 西安热工研究院有限公司 | 一种火电厂脱硝用尿素水解热解复合制氨系统 |
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