CN207142842U - 一种烟气脱硝尿素热解制氨系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种烟气脱硝尿素热解制氨系统，包括尿素催化热解反应器、尿素溶解输送装置和溶液雾化喷淋装置；尿素催化热解反应器具有热风进口和氨气出口且为缩口结构；热风进口在顶端，溶液雾化喷淋装置位于热风进口下方，所述氨气出口设置于尿素催化热解反应器的下部；所述尿素催化热解反应器内腔中设置有热解催化器，该热解催化器位于溶液雾化喷淋装置的下方。本实用新型的烟气脱硝尿素热解制氨系统，采用尿素作为制氨的原材料，有效地规避掉了由液氨及氨水制氨所带来的一系列安全隐患，且该尿素热解制氨系统中的尿素溶液加压循环系统以及计量分配系统均采用模块化设备，高度集成，设备占地面积小，系统能耗少，热解反应充分。

Description

一种烟气脱硝尿素热解制氨系统

技术领域

本实用新型涉及一种用于烟气脱硝尿素热解制氨系统。

背景技术

现阶段，烟气脱硝还原剂的选择一般从其物理性质、经济性和安全性方面综合考虑，目前主要有液氨、氨水和尿素三种脱硝还原剂的应用。但由于液氨是危险化学品，使用液氨时在审批、工期、占地、运输等诸多方面受到了越来越多的制约；而氨水因则其氨含量低、体积大、运输不便、运行成本高而受到应用的局限。作为无危险的制氨原料，尿素具有与液氨相同的脱硝性能，无毒无害，使用安全，并且便于运输和储存。

多年来，因使用不当，由液氨造成的伤亡损失十分惨重，安全隐患不容忽视。目前在国内SCR(Selective Catalytic Reduction，选择性催化还原法)脱硝采用尿素为还原剂已经成为一种趋势，并逐渐成为主流，尤其是在一些重点区域和离居民区较近的城市电厂，利用尿素制氨将会是一种越来越迫切的需求。

现有的尿素热解制氨技术均没有使用热解催化剂，尿素热解的反应温度为450～650℃，耗费了大量的能量，运行费用高。怎样降低尿素热解过程所需的能耗，减少运行费用，成为尿素热解制氨技术所急需解决的问题。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种烟气脱硝尿素热解制氨系统，有效地规避掉了由液氨及氨水制氨所带来的一系列安全隐患，并实现自动化精确控制，从而达到精确控制NOx的目的，且在尿素的热解过程中加入热解催化剂的应用，有效地提高了尿素热解效率并降低了尿素热解制氨过程中的运行成本。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种烟气脱硝尿素热解制氨系统，至少包括一个尿素催化热解反应器、一个尿素溶解输送装置和与尿素溶解输送装置连接的溶液雾化喷淋装置；所述尿素催化热解反应器为筒型结构且具有热风进口和氨气出口，所述热风进口和氨气出口为缩口结构；所述热风进口设置于尿素催化热解反应器的顶端，所述溶液雾化喷淋装置设置于尿素催化热解反应器内腔中并位于热风进口下方，所述氨气出口设置于尿素催化热解反应器的下部；所述尿素催化热解反应器内腔中设置有热解催化器，该热解催化器位于溶液雾化喷淋装置的下方。采用进出口缩口的筒型结构，使得热空气进入尿素催化热解反应器后，流速放缓，保证足够的反应时间。

作为对上述技术方案的改进，所述尿素催化热解反应器在热风进口和氨气出口处均布置有导流板。以减少设备带来的阻力。

作为对上述技术方案的改进，所述热解催化器内装蜂窝状的热解热解催化剂，该热解催化剂为蜂窝结构、平板结构或玻纹板结构，该热解催化剂由若干个催化剂模块接装而成。催化剂模块可通过人孔进出反应器，以模块状形式在反应器内拼装，便于拆卸更换。

作为对上述技术方案的改进，所述溶液雾化喷淋装置为尿素溶液雾化喷枪，该尿素溶液雾化喷枪为两级雾化结构。采用压缩空气辅助雾化。

作为对上述技术方案的改进，所述尿素溶解输送装置包括通过尿素溶液加料管依次相连的尿素溶解装置、尿素溶液输送模块、尿素溶液储罐、尿素加压循环模块、尿素计量分配模块，所述尿素溶液加料管在尿素计量分配模块后连接尿素溶液雾化喷枪。该尿素溶液输送模块为尿素溶液输送泵。

作为对上述技术方案的改进，所述尿素溶解装置外连尿素储仓。

作为对上述技术方案的改进，所述尿素催化热解反应器在热风进口处通过热风管外连加热装置和高温风机；从加热装置到热风进口，该热风管设置有热风风压监控装置、热风风温监控装置、热风风门；所述高温风机的进口连接锅炉二次风的风道。高温风机抽取锅炉二次风做为风源，再进行二次加热到所需的风温。所述热风风温监控装置和热风风压监控装置确保合格的热风进入尿素催化热解反应器。

作为对上述技术方案的改进，所述氨气出口处设置有氨监测装置，以确保对NOx及尿素用量进行精确控制。

作为对上述技术方案的改进，所述尿素催化热解反应器设置温度监控装置，温度监控装置与进口处热风风门共同作用，保持尿素催化热解反应器内所需的温度。

作为对上述技术方案的改进，所述尿素催化热解反应器的底部设置有锥形的副产物搜集槽和副产物排空装置。可根据副产物产生情况设置定时排空间隔时间。

作为对上述技术方案的改进，所述尿素催化热解反应器的下部设置有热解尿素催化热解反应器检修人孔。检修人孔便于检修。

本实用新型的原理和过程是：

1、干尿素经汽车运送至厂区，运用气力输送将干尿素输送至尿素储仓，尿素颗粒在给料机的计量作用下进行计量，输送至尿素溶解装置，在蒸汽和软化水的共同作用下溶解成为质量浓度为50％左右的尿素溶液。

2、配制好的尿素溶液在尿素溶液输送泵的作用下，被输送至尿素溶液储罐进行储存，以备尿素催化热解系统使用。

3、尿素溶液通过尿素溶液加压循环模块将尿素溶液送至计量分配模块，对所使用的尿素溶液进行精确计量以及分配。

4、分配好的尿素溶液在再通过双级雾化喷枪，在压缩空气的作用下进行雾化，送入尿素催化热解反应器；

5、高温风机将经过空气预热器加热后的空气抽出，送入加热装置，将从空气预热器抽出的热风(300℃左右)加热至450～650℃左右。热风机抽取300度左右的锅炉二次风，再经空气加热器加热到450～650℃，送入热解反应器。该空气加热器可采用自动控制温度的空气电加热器、或者蒸汽换热器、或者燃油(天然气)热风炉。

6、加热装置的热源可以采用电加热、天然气燃烧加热、燃油加热或者蒸汽换热等。

7、雾化后的尿素溶液以及被二次加热后的空气在尿素催化热解反应器内混合，在热解催化器中的热解热解催化剂的作用下发生热解反应，生成NH3。

8、热解生成的氨气被送入喷氨格栅，在SCR反应器内与NOx发生反应，从而达到脱硝的目的。

9.每运行一段时间(3～5天)左右，需开启副产物排空装置，将产生的副产物排出，以免堵塞出氨气管道。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型采用尿素作为制氨的原材料，有效地规避掉了由液氨及氨水制氨所带来的一系列安全隐患，且在尿素的热解过程中加入热解催化剂的应用，有效地提高了尿素热解效率并降低了尿素热解制氨过程中的运行成本。

本实用新型所采用的尿素溶液雾化喷枪为高效双级雾化喷枪，雾化效果更好，尿素溶液雾化颗粒更加细小，尿素溶液雾化颗粒和热空气的接触能够更加均匀，有效的降低了尿素热解所需的停留时间。

本实用新型采用的尿素溶液循环加压系统，一个循环加压系统能够为多台锅炉提供尿素溶液，有效的降低了尿素热解系统的投资及占地需求。

该尿素催化热解制氨系统中的尿素溶液加压循环系统以及计量分配系统均采用模块化设备，高度集成，设备占地面积小。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的工艺流程图；

图2是本实用新型的尿素催化热解反应器及其相关连接件的结构示意图；

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及其他用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

参照图1、图2，本实用新型的烟气脱硝尿素热解制氨系统，至少包括一个尿素催化热解反应器1、一个尿素溶解输送装置和与尿素溶解输送装置连接的溶液雾化喷淋装置2；所述尿素催化热解反应器1为筒型结构且具有热风进口和氨气出口，所述热风进口和氨气出口为缩口结构；所述热风进口设置于尿素催化热解反应器1的顶端，所述溶液雾化喷淋装置2设置于尿素催化热解反应器1内腔中并位于热风进口下方，所述氨气出口设置于尿素催化热解反应器1的下部；所述尿素催化热解反应器1内腔中设置有热解催化器21，该热解催化器21位于溶液雾化喷淋装置2的下方。采用进出口缩口的筒型结构，使得热空气进入尿素催化热解反应器1后，流速放缓，保证足够的反应时间。

所述尿素催化热解反应器1在热风进口和氨气出口处均布置有导流板4。以减少设备带来的阻力。所述热解催化器21内装蜂窝结构、平板结构或玻纹板结构的热解热解催化剂，该热解催化剂为蜂窝结构、平板结构或玻纹板结构，由若干个催化剂模块接装而成。催化剂模块可通过人孔进出反应器，以模块状形式在反应器内拼装，便于拆卸更换。

所述溶液雾化喷淋装置2为尿素溶液雾化喷枪，该尿素溶液雾化喷枪为两级雾化结构。采用压缩空气辅助雾化。

所述尿素溶解输送装置包括通过尿素溶液加料管依次相连的尿素溶解装置18、尿素溶液输送模块17、尿素溶液储罐16、尿素加压循环模块15、尿素计量分配模块14，所述尿素溶液加料管在尿素计量分配模块14后连接尿素溶液雾化喷枪。该尿素溶液输送模块17为尿素溶液输送泵。所述尿素溶解装置18外连尿素储仓19。

所述尿素催化热解反应器1在热风进口处通过热风管外连加热装置11和高温风机20；从加热装置11到热风进口，该热风管设置有热风风压监控装置10、热风风温监控装置9、热风风门8；所述高温风机20的进口连接锅炉24二次风的风道。高温风机20抽取锅炉24二次风做为风源，再进行二次加热到所需的风温。所述热风风温监控装置9和热风风压监控装置10确保合格的热风进入尿素催化热解反应器1。

所述氨气出口处设置有氨监测装置12，以确保对NOx及尿素用量进行精确控制。

所述尿素催化热解反应器1设置温度监控装置7，温度监控装置7与进口处热风风门8共同作用，保持尿素催化热解反应器1内所需的温度。

所述尿素催化热解反应器1的底部设置有锥形的副产物搜集槽5和副产物排空装置6。可根据副产物产生情况设置定时排空间隔时间。

所述尿素催化热解反应器1的下部设置有热解尿素催化热解反应器检修人孔3。检修人孔便于检修。

本实用新型的原理和过程是：

1、干尿素经汽车运送至厂区，运用气力输送将干尿素输送至尿素储仓，尿素颗粒在给料机的计量作用下进行计量，输送至尿素溶解装置，在蒸汽和软化水的共同作用下溶解成为质量浓度为50％左右的尿素溶液。

2、配制好的尿素溶液在尿素溶液输送泵的作用下，被输送至尿素溶液储罐进行储存，以备尿素催化热解系统使用。

3、尿素溶液通过尿素溶液加压循环模块将尿素溶液送至计量分配模块，对所使用的尿素溶液进行精确计量以及分配。

4、分配好的尿素溶液在再通过双级雾化喷枪，在压缩空气的作用下进行雾化，送入尿素催化热解反应器；

5、高温风机将经过空气预热器22加热后的空气抽出，送入加热装置，将从空气预热器抽出的热风(300℃左右)加热至450～650℃左右。热风机抽取300度左右的锅炉二次风，再经空气加热器加热到450～650℃，送入热解反应器。该空气加热器可采用自动控制温度的空气电加热器、或者蒸汽换热器、或者燃油(天然气)热风炉。

6、加热装置的热源可以采用电加热、天然气燃烧加热、燃油加热或者蒸汽换热等。

7、雾化后的尿素溶液以及被二次加热后的空气在尿素催化热解反应器内混合，在热解催化器中的热解热解催化剂的作用下发生热解反应，生成NH3。

8、热解生成的氨气被送入喷氨格栅13，在SCR反应器23内与NOx发生反应，从而达到脱硝的目的。

9、每运行一段时间(3～5天)左右，需开启副产物排空装置，将产生的副产物排出，以免堵塞出氨气管道。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型采用尿素作为制氨的原材料，有效地规避掉了由液氨及氨水制氨所带来的一系列安全隐患，且在尿素的热解过程中加入热解催化剂的应用，有效地提高了尿素热解效率并降低了尿素热解制氨过程中的运行成本。

本实用新型所采用的尿素溶液雾化喷枪为高效双级雾化喷枪，雾化效果更好，尿素溶液雾化颗粒更加细小，尿素溶液雾化颗粒和热空气的接触能够更加均匀，有效的降低了尿素热解所需的停留时间。

本实用新型采用的尿素溶液循环加压系统，一个循环加压系统能够为多台锅炉提供尿素溶液，有效的降低了尿素热解系统的投资及占地需求。

该尿素催化热解制氨系统中的尿素溶液加压循环系统以及计量分配系统均采用模块化设备，高度集成，设备占地面积小。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种烟气脱硝尿素热解制氨系统，其特征在于：至少包括一个尿素催化热解反应器、一个尿素溶解输送装置和与尿素溶解输送装置连接的溶液雾化喷淋装置；所述尿素催化热解反应器为筒型结构且具有热风进口和氨气出口，所述热风进口和氨气出口为缩口结构；所述热风进口设置于尿素催化热解反应器的顶端，所述溶液雾化喷淋装置设置于尿素催化热解反应器内腔中并位于热风进口下方，所述氨气出口设置于尿素催化热解反应器的下部；所述尿素催化热解反应器内腔中设置有热解催化器，该热解催化器位于溶液雾化喷淋装置的下方。

2.根据权利要求1所述的烟气脱硝尿素热解制氨系统，其特征在于：所述尿素催化热解反应器在热风进口和氨气出口处均布置有导流板。

3.根据权利要求1所述的烟气脱硝尿素热解制氨系统，其特征在于：所述热解催化器内装热解热解催化剂，该热解催化剂为蜂窝结构、平板结构或玻纹板结构，该热解催化剂由若干个催化剂模块接装而成。

4.根据权利要求1所述的烟气脱硝尿素热解制氨系统，其特征在于所述溶液雾化喷淋装置为尿素溶液雾化喷枪，该尿素溶液雾化喷枪为两级雾化结构。

5.根据权利要求4所述的烟气脱硝尿素热解制氨系统，其特征在于：所述尿素溶解输送装置包括通过尿素溶液加料管依次相连的尿素溶解装置、尿素溶液输送模块、尿素溶液储罐、尿素加压循环模块、尿素计量分配模块，所述尿素溶液加料管在尿素计量分配模块后连接尿素溶液雾化喷枪；所述尿素溶解装置外连尿素储仓。

6.根据权利要求1所述的烟气脱硝尿素热解制氨系统，其特征在于：所述尿素催化热解反应器在热风进口处通过热风管外连加热装置和高温风机；从加热装置到热风进口，该热风管设置有热风风压监控装置、热风风温监控装置、热风风门；所述高温风机的进口连接锅炉二次风的风道。

7.根据权利要求6所述的烟气脱硝尿素热解制氨系统，其特征在于：所述氨气出口处设置有氨监测装置。

8.根据权利要求1所述的烟气脱硝尿素热解制氨系统，其特征在于：所述尿素催化热解反应器设置温度监控装置。

9.根据权利要求1所述的烟气脱硝尿素热解制氨系统，其特征在于：所述尿素催化热解反应器的底部设置有锥形的副产物搜集槽和副产物排空装置。

10.根据权利要求1所述的烟气脱硝尿素热解制氨系统，其特征在于：所述尿素催化热解反应器的下部设置有热解尿素催化热解反应器检修人孔。