CN207209975U - 一种用于烟气脱硝的尿素水解制氨系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于烟气脱硝的尿素水解制氨系统，包括尿素溶液存储罐、尿素溶解罐和尿素水解反应器，所述尿素溶解罐包括除盐水入口、尿素颗粒入口、尿素溶解罐对空排放口、尿素溶解罐加热器、尿素溶解罐加热器疏水和尿素溶解罐排污口，所述尿素溶液存储罐包括尿素溶液存储罐对空排放口、尿素溶解存储罐加热器疏水、尿素溶解存储罐排污口、尿素溶液循环管道和尿素溶液输送泵，所述尿素水解反应器包括安全阀、氨气输出口、尿素水解反应器加热器、尿素水解反应器加热蒸汽入口、尿素水解反应器加热蒸汽出口、尿素水解反应器加热器疏水和尿素水解反应器排污口；通过合理设计加热器的布置，对加热蒸汽的热量进行梯级利用，能耗低。
Description
技术领域
本实用新型属于烟气脱硝技术领域，具体涉及一种用于烟气脱硝的尿素水解制氨系统。
背景技术
在全世界范围包括中国在内，目前成熟的燃煤电厂氮氧化物减排技术主要包括炉内脱硝技术和烟气脱硝技术。其中烟气脱硝技术中，选择性催化还原法(SCR)是当今应用最广和最成熟的脱硝技术。
SCR烟气脱硝技术是利用氨气(NH3)对氮氧化物(NOx)的还原功能，将体积比率不大于5％的NH3通过氨气喷射格栅(AIG)喷入温度为300～420℃的烟气中，NH3与烟气中的NOx混合后，扩散到催化剂表面，在催化剂作用下， NH3将烟气中的NOx还原成无害的N2和H2O。SCR烟气脱硝技术具有脱硝效率高，成熟可靠，性价比高，适应性强，特别适合于煤质多变、机组负荷变动频繁以及对空气质量要求较敏感的区域的燃煤机组上使用。还原剂NH3的来源是影响SCR脱硝效率的主要因素之一，目前，常用的还原剂NH3的来源有液氨、尿素和氨水三种。
对于氨水的存储、卸车、制备区域以及采购、运输路线，国家没有严格规定；但其运输量大，运输费用高，制氨区占地面积大，而且在制氨过程中需要将大量的水分蒸发，消耗大量的热能，运行成本高昂。90年代以后国际上已经很少采用氨水作为SCR脱硝还原剂。液氨来源广泛、价格便宜、投资及运行费用较低，许多电厂选择液氨作为脱硝还原剂；但同时液氨属于危险品，对于存储、卸车、制备、采购及运输路线国家均有较为严格的规定。尿素制氨工艺安全成熟可靠，占地面积小，而且国家目前对尿素作为脱硝还原剂在存储、卸车、制备、采购及运输路线方面尚无要求，因此具有良好的应用前景。
根据尿素制氨反应机理和反应设备的不同，分为尿素热解制氨和尿素水解制氨二种技术。尿素热解制氨的原理是利用燃油、电加热等在高温热解炉内，将雾化的尿素溶液直接分解为氨气，其反应方程式为：CO(NH2)2→NH3+ HNCO，HNCO+H2O→NH3+CO2；尿素热解制氨系统主要由美国燃料公司开发，其主要缺点是运行物耗、能耗高，因需要采用雾化喷嘴，雾化风消耗大，喷嘴易堵塞。尿素水解制氨工艺的原理是尿素溶液在一定温度下发生水解反应，生成的气体中包含氨气和二氧化碳。其化学反应式为：CO(NH2)2+H2O→ NH2COONH4，NH2COONH4→2NH3+CO2；
尿素水解技术需要庞大的水解反应器，水解反应速度慢，难以满足机组频繁的负荷变动，蒸汽利用率低，能耗高的问题，为此我们提出一种用于烟气脱硝的尿素水解制氨系统。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种用于烟气脱硝的尿素水解制氨系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种用于烟气脱硝的尿素水解制氨系统，包括尿素溶液存储罐、尿素溶解罐和尿素水解反应器，所述尿素溶解罐包括除盐水入口、尿素颗粒入口、尿素溶解罐对空排放口、尿素溶解罐加热器、尿素溶解罐加热器疏水和尿素溶解罐排污口，所述尿素溶液存储罐包括尿素溶液存储罐对空排放口、尿素溶解存储罐加热器疏水、尿素溶解存储罐排污口、尿素溶液循环管道和尿素溶液输送泵，所述尿素水解反应器包括安全阀、氨气输出口、尿素水解反应器加热器、尿素水解反应器加热蒸汽入口、尿素水解反应器加热蒸汽出口、尿素水解反应器加热器疏水和尿素水解反应器排污口，所述尿素溶解罐与尿素溶液存储罐通过尿素溶液循环泵连接，所述尿素溶液存储罐与尿素水解反应器通过尿素溶液流量调节装置来控制其液体的流速，所述尿素溶解罐、尿素溶液存储罐和尿素水解反应器均与尿素水解反应器加热蒸汽出口连接。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：通过合理设计加热器的布置，对加热蒸汽的热量进行梯级利用，能耗低；通过在尿素溶液中加入催化剂，提高了尿素水解反应速度，能很好的满足机组脱硝用氨气的要求。
附图说明
图1为尿素水解制氨系统图；
图中：1-除盐水入口、2-尿素颗粒入口、3-尿素溶解罐对空排放口、4- 尿素溶液循环泵、5-尿素溶液存储罐、6-尿素溶液存储罐对空排放口、7-尿素溶液循环管道、8-安全阀、9-氨气输出口、10-尿素水解反应器加热器、11- 尿素水解反应器、12-尿素水解反应器加热蒸汽入口、13-尿素水解反应器加热蒸汽出口、14-尿素水解反应器加热器疏水、15-尿素水解反应器排污口、 16-尿素溶解罐、17-尿素溶液流量调节装置、18-尿素溶液输送泵、19-尿素溶解存储罐排污口、20-尿素溶解罐加热器、21-尿素溶解存储罐加热器疏水、 22-尿素溶解罐排污口、23-尿素溶解罐加热器疏水。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1，本实用新型提供一种技术方案：一种用于烟气脱硝的尿素水解制氨系统，包括尿素溶液存储罐5、尿素溶解罐16和尿素水解反应器11，尿素溶解罐16包括除盐水入口1、尿素颗粒入口2、尿素溶解罐对空排放口3、尿素溶解罐加热器20、尿素溶解罐加热器疏水23和尿素溶解罐排污口22，尿素溶液存储罐5包括尿素溶液存储罐对空排放口6、尿素溶解存储罐加热器疏水21、尿素溶解存储罐排污口19、尿素溶液循环管道7和尿素溶液输送泵 18，尿素水解反应器11包括安全阀8、氨气输出口9、尿素水解反应器加热器10、尿素水解反应器加热蒸汽入口12、尿素水解反应器加热蒸汽出口13、尿素水解反应器加热器疏水14和尿素水解反应器排污口15，尿素溶解罐16 与尿素溶液存储罐5通过尿素溶液循环泵4连接，尿素溶液存储罐5与尿素水解反应器11通过尿素溶液流量调节装置17来控制其液体的流速，尿素溶解罐16、尿素溶液存储罐5和尿素水解反应器11均与尿素水解反应器加热蒸汽出口13连接。
本实用新型的工作原理及使用流程：该用于烟气脱硝的尿素水解制氨系统，尿素颗粒和除盐水进入到尿素溶解罐后，尿素颗粒在尿素溶解罐中溶解，形成尿素溶液。一般尿素和除盐水为常温，为保证尿素溶液浓度在40-60％(质量浓度)，采用加热器对尿素溶液进行加热，使尿素溶液保持在30-60℃，同时也避免了温度低时尿素的析出。为了最大限度的利用能源，尿素溶解罐中尿素溶液的加热热源采用尿素水解器加热器的疏水，此疏水为140-160℃的饱和水，其用量可以根据尿素溶液的温度来进行调节。配制好的尿素溶液经过尿素溶液循环泵进入尿素溶液存储罐，以备需要时使用。尿素溶液存储罐中的液体经过尿素溶液输送泵进入尿素水解器中，在尿素水解器中进行水解反应，反应生成的氨气经过氨气输出口输出。尿素在常温常压下的性质较为稳定，温度低于60℃时几乎不与水发生反应；温度在80℃时，尿素在1小时内的水解量为0.3％，温度升高时反应逐渐加快，温度在110℃时在1小时内水解量增加到3％；当尿素溶液温度高于130℃时，尿素会直接水解为氨气和二氧化碳。但是随着温度的提高，尿素溶液对设备的腐蚀速度也加快，要求尿素溶液温度低于200℃，设备的腐蚀速度在可以接受的范围内。对于火电厂来说，机组辅汽联箱蒸汽经过必要的减温减压装置后，蒸汽压力在0.6-1.2MPa、温度在140-200℃范围内，可以作为尿素水解器的加热器的热源，尿素水解器工作时，通过调节蒸汽流量就可以控制反应温度和压力。为了使尿素水解器中的尿素水解反应速度更快，还可以在尿素溶液中加入催化剂来加速尿素水解反应。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (1)
1.一种用于烟气脱硝的尿素水解制氨系统，其特征在于：包括尿素溶液存储罐(5)、尿素溶解罐(16)和尿素水解反应器(11)，所述尿素溶解罐(16)包括除盐水入口(1)、尿素颗粒入口(2)、尿素溶解罐对空排放口(3)、尿素溶解罐加热器(20)、尿素溶解罐加热器疏水(23)和尿素溶解罐排污口(22)，所述尿素溶液存储罐(5)包括尿素溶液存储罐对空排放口(6)、尿素溶解存储罐加热器疏水(21)、尿素溶解存储罐排污口(19)、尿素溶液循环管道(7)和尿素溶液输送泵(18)，所述尿素水解反应器(11)包括安全阀(8)、氨气输出口(9)、尿素水解反应器加热器(10)、尿素水解反应器加热蒸汽入口(12)、尿素水解反应器加热蒸汽出口(13)、尿素水解反应器加热器疏水(14)和尿素水解反应器排污口(15)，所述尿素溶解罐(16)与尿素溶液存储罐(5)通过尿素溶液循环泵(4)连接，所述尿素溶液存储罐(5)与尿素水解反应器(11)通过尿素溶液流量调节装置(17)来控制其液体的流速，所述尿素溶解罐(16)、尿素溶液存储罐(5)和尿素水解反应器(11)均与尿素水解反应器加热蒸汽出口(13)连接。
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|---|---|---|---|---|
| CN110436480A (zh) * | 2019-08-14 | 2019-11-12 | 中国华电科工集团有限公司 | 一种循环扰动尿素水解装置及操作方法 |
| CN111215010A (zh) * | 2020-02-27 | 2020-06-02 | 东方电气集团东方锅炉股份有限公司 | 一种利用疏水余热的尿素水解反应器及其尿素水解方法 |
| CN112499648A (zh) * | 2020-11-05 | 2021-03-16 | 苏州西热节能环保技术有限公司 | 一种尿素水解疏水余热梯级用能系统及梯级用能方法 |
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