CN207713416U - 燃煤锅炉烟气scr脱硝装置尿素深度水解制氨系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种燃煤锅炉烟气SCR脱硝装置尿素深度水解制氨系统。本实用新型包括尿素溶液存储与输送系统、尿素溶液水解系统、氨气/空气混合系统、蒸汽凝结水系统和尿素溶解系统；所述的尿素溶解系统包括拆包机、皮带输送机、斗式提升机、尿素溶解罐以及溶解泵；所述的拆包机用于袋装尿素拆包，拆包后的尿素颗粒落入皮带输送机，然后经斗式提升机输送到预先加入除盐水的尿素溶解罐内，所述的溶解泵入口连接尿素溶解罐的底部，出口连接尿素溶液存储与输送系统。本实用新型利用袋装尿素易于存储和运输的特点，通过设置拆包机、皮带输送机和斗式提升机进行拆包输送，系统设备简单，布置灵活方便，提高系统的适用性并降低工程造价。

Description

燃煤锅炉烟气SCR脱硝装置尿素深度水解制氨系统

技术领域

[0001] 本实用新型涉及尿素水解制氨领域，具体地说是一种应用于燃煤锅炉烟气SCR脱 硝装置尿素深度水解制氨系统。

背景技术

[0002] 氮氧化物(N0X)是主要的大气污染物之一。随着《火电厂大气污染物排放标准》 (GB13223-2011)的发布，对燃煤电厂烟气污染物N0X的排放限值的要求越来越严格。烟气脱 硝是国内外广泛采用的控制燃煤锅炉烟气中NOx的有效方法，燃煤电厂发电机组绝大部分 都设置了烟气脱硝装置，选择性催化还原法(SCR)是目前应用最广泛、最成熟可靠、脱硝效 率最高的烟气脱硝技术，目前世界上绝大多数燃煤锅炉烟气脱硝都采用该技术。而在SCR脱 硝技术中所采用的还原剂可以选择液氨、氨水和尿素。由于液氨价格便宜，运行成本低，早 期的SCR脱硝装置多采用液氨蒸发工艺，但由于液氨具有毒性和腐蚀性，且容易挥发，存在 较大的安全隐患，属于重大危险源，运输和储存都有特殊的规定，受到严格的管制。氨水中 的氨浓度较低，运输成本高，并且工业氨水中有较多的金属离子，对SCR催化剂的寿命有一 定的影响，因此在燃煤电站的SCR脱硝装置中应用并不广泛。尿素是一种无毒无害的固体颗 粒，运输、储存安全便利，对环境无害。出于安全性和实用性的考虑，为了克服液氨运输、卸 料、储存、运行、检修等环节存在的安全隐患，适用于SCR烟气脱硝的尿素制氨技术逐渐引起 人们的关注。目前尿素制氨的技术主要有尿素热解和尿素水解两种。相比热解制氨，水解制 氨过程比较彻底，无副产物产生，能耗小，只需要低品位的蒸汽即可满足水解反应的热量需 求，运行成本低。

[0003] 目前，SCR脱硝装置尿素水解制氨系统，尿素颗粒大多数都采用筒仓存储，筒仓设 备宠大，设备荷载较大，支撑结构复杂，投资成本高;另外尿素颗粒容易吸潮，筒仓下料口容 易板结堵塞。而对于尿素水解反应器，工程上大多采用长圆柱状结构U型加热管束布置在反 应器筒体中心下半部分，尿素溶液从反应器底部由管道直接输入筒体，与蒸汽盘管间接换 热，往往导致尿素溶液浓度分布不均，随着反应的进行，换热不均匀现象越来越明显，极易 导致尿素溶液局部过热或加热不足，影响反应器的正常运行，无法适用SCR脱硝装置负荷变 化，同时也导致蒸汽耗量增大。尿素水解反应器腐蚀问题一直比较突出，尽管大多数设备都 采用了不锈钢材质，但由于中间产物氨基甲酸胺的存在，对设备的腐蚀仍然较大，影响设备 寿命。尿素水解制氨系统能耗对系统运行成本产生重大的影响，因此低能耗尿素水解系统 具有广阔的应用前景。 实用新型内容

[0004] 本实用新型所要解决的技术问题是克服现有尿素溶液水解制氨反应器存在的上 述问题，提供一种燃煤锅炉烟气SCR脱硝装置尿素溶液深度水解制氨系统，其利用袋装尿素 易于运输存储的特点，设置拆包机、皮带输送机以及斗式提升机，将袋装尿素拆卸并输送至 尿素溶解罐内，简化设备，方便布置，提高系统的适应性，同时降低投资成本。

[0005] 为此，本实用新型采用如下的技术方案:燃煤锅炉烟气SCR脱硝装置尿素深度水解 制氨系统，包括尿素溶液存储与输送系统、尿素溶液水解系统、氨气/空气混合系统、蒸汽凝 结水系统和尿素溶解系统；

[0006] 所述的尿素溶解系统包括拆包机、皮带输送机、斗式提升机、尿素溶解罐以及溶解 泵;所述的拆包机用于袋装尿素拆包，拆包后的尿素颗粒落入皮带输送机，然后经斗式提升 机输送到预先加入除盐水的尿素溶解罐内，所述的溶解泵入口连接尿素溶解罐的底部，出 口连接尿素溶液存储与输送系统。

[0007] 作为上述技术方案的补充，所述的尿素溶解罐与溶解泵出口管道之间设有尿素溶 液再循环管。

[0008] 作为上述技术方案的补充，所述的尿素溶解罐内设有蒸汽加热盘管和搅拌器，尿 素溶解罐的顶部设有排气风机。

[0009] 作为上述技术方案的补充，所述的尿素溶液存储与输送系统包括尿素溶液储罐和 输送泵，所述的尿素溶液储罐内设蒸汽加热盘管，所述的输送泵入口与尿素溶液储罐的底 部连接，出口与尿素溶液水解系统的尿素溶液进口连接。

[0010] 作为上述技术方案的补充，所述的尿素溶液储罐与输送栗出口管道之间设有尿素 溶液再循环管。

[0011] 作为上述技术方案的补充，所述的尿素溶液水解系统包括尿素溶液水解反应器和 压缩空气储罐，所述的尿素溶液水解反应器采用带耦合增效传热装置的水解反应器，用于 增强水解反应体系传热传质效率;所述压缩空气储罐的一端连接用气总管，另一端与尿素 溶液水解反应器的压缩空气入口连接。

[0012]作为上述技术方案的补充，所述的尿素溶液水解反应器内设有U型蒸汽加热管束， 在其两侧设置折流板和尿素溶液分配器，在其下部设有压缩空气分配管，使得尿素溶液水 解反应器内尿素溶液和加热蒸汽盘管热量均匀分布，避免产生尿素溶液局部过或加热不足 等问题，确保水解反应器正常运行，减少加热蒸汽的耗量，节约运行成本。压缩空气分配管 由压缩空气储罐提供压缩空气，增加尿素溶液的溶解氧，有利于缓解氨基甲酸胺对水解反 应器不锈钢材质的腐蚀。

[0013]作为上述技术方案的补充，所述尿素溶液水解反应器的顶部设有除雾装置，尿素 溶液水解产生的氨气经除雾装置除雾后进入氨气/空气混合系统。

[0014]作为上述技术方案的补充，所述的氨气/空气混合系统包括氨气/空气混合器、空 气加热器以及稀释风机，所述的氨气/空气混合器内，尿素溶液水解反应器产生的氨气与来 自稀释风机经空气加热器加热后的空气混合，送至SCR脱硝装置的氨喷射格栅。所述的空气 加热器利用蒸汽作为热源。所述的稀释风机提供的稀释风也可以由锅炉冷一次风代替。 [0015]作为上述技术方案的补充，所述的蒸汽凝结水系统包括凝结水箱、疏水泵以及拌 热泵，所述的疏水栗入口连接凝结水箱底，出口分成两路，一路将蒸汽凝结水输送至凝结水 回收系统，另一路与尿素溶解罐连接;所述的伴热泵入口连接凝结水箱底部，出口与尿素溶 液输送管道的伴热管线连接，将凝结水用于尿素溶液管道伴热，伴热后的凝结水仍回到凝 结水箱内。蒸汽凝结水作为尿素溶液输送管道的伴热热源，进一步提高系统热效率，降低系 统能耗。

[0016]本实用新型具有以下的有益效果:本实用新型尿素采用袋装尿素，便于运输和存 储，利用拆包机、皮市输迗机以及斗式提升机拆卸和输送尿素颗粒至尿素溶解罐，设备简 单，布置灵活方便，解决尿素筒仓易于板结堵塞等问题，同时降低运行及投资成本。尿素水 解反应器采用带耦合增效传热装置的尿素水解反应器，水解反应器内设有1|型蒸汽加热管， 加热管束两侧设置折流板和尿素溶液分配器，并设有压缩空气分配管，使得水解反应器内 尿素溶液和加热蒸汽盘管热量均匀分布，避免产生尿素溶液局部过或加热不足等问题，确 保水解反应器正常运行，提高水解反应器适应脱硝装置负荷变化的需求，同时减少加热蒸 汽的耗量，节约运行成本。压缩空气分配管由压缩空气储罐提供压缩空气，增加尿素溶液的 溶解氧，有利于缓解氨基甲酸胺对水解反应器不锈钢材质的腐蚀。利用蒸汽加热器作为稀 释风的加热设备及热源，设备体积小，能耗低。

附图说明

[0017]图1为本实用新型的工艺流程示意图。

[0018]其中：1为拆包机;2为皮带输送机;3为斗式提升机;4为尿素溶解罐;5为排气风机； 6为搅拌器;8为溶解泵;9为尿素溶液储罐;10为加热盘管；11为输送泵；为尿素溶液水解 反应器；I3为U型加热管束；14为折流板；15为尿素溶液分配器；16为压缩空气分配管；17为 除雾装置；18压缩空气储罐；19为氨气/空气混合器;20为空气加热器;21为稀释风机。22为 凝结水箱;23为疏水栗;24为拌热栗。

具体实施方式

[0019]下面结合说明书附图给出本实用新型的一个最佳实施方式。

[0020]如图1所示的一种燃煤锅炉烟气SCR脱硝装置尿素深度水解制氨系统，由尿素溶解 系统、尿素溶液存储与输送系统、尿素溶液水解系统、氨气/空气混合系统以及蒸汽凝结水 系统组成。

[0021]所述尿素溶解系统，包括拆包机1、皮带输送机2、斗式提升机3、尿素溶解罐4以及 溶解泵8。拆包机1用于袋装尿素拆包，拆包后的尿素颗粒落入皮带输送机2;然后经斗式提 升机3输送到尿素溶解罐4内，同时罐内加入除盐水;尿素溶解罐4顶部设有排气风机5，罐内 设有搅拌器6和蒸汽加热盘管10;溶解泵8入口连接尿素溶解罐4底部，出口连接尿素溶液储 罐9,溶解罐4与溶解栗8出口管道之间设有尿素溶液再循环管。

[0022]所述尿素溶液存储与输送系统，包括尿素溶液储罐9和输送泵11。尿素溶液储罐9 内设蒸汽加热盘管10;输送泵11入口与储罐9底部连接，出口与尿素水解反应器12尿素溶液 进口连接，尿素溶液储罐9与输送栗11出口管道之间设有尿素溶液再循环管。

[0023]所述尿素溶液水解系统，包括尿素溶液水解反应器12和压缩空气储罐18。尿素溶 液水解反应器12采用带耦合增效传热装置的水解反应器。带耦合增效传热装置的水解反应 器内设有U型蒸汽加热管束13,加热管束13两侧设有折流板14和尿素溶液分配器15,下部设 有压缩空气分配管16。压缩空气储罐18的一端连接用气总管，另一端与尿素溶液水解反应 器12压缩空气入口连接。在设定温度和压力条件下尿素溶液水解产生的氨气经水解反应器 12顶部的除雾装置17除雾后进入氨气/空气混合系统。

[0024] 所述的氨气/空气混合系统，包括氨气/空气混合器19、空气加热器20以及稀释风 机21。氨气/空气混合器19内，尿素水解反应器12产生的氨气与来自稀释风机21经空气加热 器=加热后触气齡，翻设定浓度后送敌義肖縫贿嘯_。空气加热器 用蒸H作为热源。稀释风机21提供的稀释风也可以由锅炉冷一次风代替。 S。25；!—簡结水絲傭凝结水箱M、疏水栗23以及拌麵队凝结水箱收集 ^自尿素溶解罐4内蒸汽加热盘管10凝结水、尿素溶液储罐9蒸汽加热盘管1〇凝结水、尿素 洛液水.反应器12U型蒸汽加热管束13凝结水、稀释风空气加热器2〇凝结水以及各蒸汽管 路疏水。疏水栗23入口连接凝结水箱22底部，出口分成两路，一路将本系统内的塞汽g结水 ，送至全厂凝结水回收系统，另一路与尿素溶解罐4连接。伴热泵24入口连接凝g水箱22底 部，出口与尿素溶液输送管道的伴热管线连接，将凝结水用于尿素溶液管道伴热，伴热的 凝结仍回到凝结水箱22内。

[0026]所述尿素溶液水解制氨系统的各管道上还设有相应截止阀、闸阀、球阀、止回阀、 疏水阀以及调节阀等控制阀门及阀组。

[0027]所述尿素溶液水解制氨系统内的各设备上还设有相应的温度计、压力表、安全阀、 液位计以及流量计等监控仪器仪表及设备。

[0028]本实用新型的工作过程如下：

[0029]袋装尿素经拆包机1拆卸后，尿素颗粒落入皮带输送机2,输送至斗式提升机3入料 口，斗式提升机3将尿素颗粒输送至尿素溶解罐4内，尿素溶解罐4内预先通过管道加入除盐 水。尿素溶解罐4内的蒸汽加热盘管1〇通入蒸汽，加热除盐水，在搅拌器6作用下，尿素溶液 逐渐溶解达到设计浓度。蒸汽换热后的凝结水排入凝结水箱22。尿素溶液通过溶解栗8输送 至尿素溶液储罐9内备用。溶解泵8入口连接尿素溶解罐4底部，出口连接尿素溶液储罐9，在 尿素溶解罐4与溶解栗8出口管道之间设有尿素溶液再循环管。尿素溶解罐4顶部设有排气 风机5，以排除罐内的水雾。

[0030] 尿素溶液储罐9内的尿素溶液经输送栗11打至尿素溶液水解反应器12尿素溶液入 口。尿素溶液储罐9内设有蒸汽加热盘管10，保持罐内溶液温度不低于设计值，以防止尿素 结晶。蒸汽换热后的凝结水排入凝结水箱22。输送泵11入口与储罐9底部连接，出口与尿素 溶液水解反应器12尿素溶液进口连接，尿素溶液储罐9与输送泵11出口管道之间设有尿素 溶液再循环管。

[0031] 尿素溶液水解反应器12采用带耦合增效传热装置的水解反应器。带耦合增效传热 装置的水解反应器内设有U型蒸汽加热管束13,在其两侧设有折流板14和尿素溶液分配器 15,下部设有压缩空气分配管16。尿素溶液经尿素溶液分配器15均匀分配至水解反应器12 筒体内。U型蒸汽加热管束13通入蒸汽后，在折流板14、尿素溶液分配器15以及压缩空气分 配管I6的作用下，U型蒸汽加热管束13产生的热量在水解反应器12内的分布更加均匀，增强 了系统的传热效率。压缩空气储罐18—端连接用气总管，另一端与尿素溶液水解反应器12 压缩空气入口连接。压缩空气经压缩空气分配管16均匀分配至水解反应器12筒体内，增加 尿素溶液溶解氧，减缓氨基甲酸胺对不锈钢材质的腐蚀。在设定温度和压力下，尿素水解反 应器12内的尿素溶液逐步水解成生成NHs和C02。混合气体夹带水雾从尿素水解反应器12顶 部经除雾装置17除雾后排出，进入氨气/空气混合系统。蒸汽换热后的凝结水排入凝结水箱 22〇

[0032]在氨气/空气混合系统，由尿素水解反应器12产生的氨气与来自稀释风机21经空 气加热器20加热后的空气在氨气/空气混合器I9内混合，达到设定浓度后送至SCR脱硝装置 的気喷射格栅。空气加热器2〇利用蒸汽作为热源，换热后的凝结水排入凝结水箱。 21提供的稀释风也可以由锅炉冷一次风代替。 牛风机 =〇33]」疑结水系统内的凝结水箱收集来自尿素溶解罐4内蒸汽加热盘管1〇凝结 洛液储罐9蒸汽触盘管10凝结水、臟髓水廠应器_蒸油热管束聰结、“ 风全气加热器2〇凝结水以及各蒸汽管路疏水。疏水栗M人口雜凝结水箱 出^ 连接。伴,,、、水24入口连接减结水褚22底邰，出口与尿素溶液输送 结水用于尿篇液髓伴热，懸后的凝结仍關凝结水 ㈣雜，—

[0034]如上所述，尽管参照特定的优选实施例已纟x夷子知丰、+ 71 解释为对本实脚f型自身的關。在不麟臟权‘求、^实腿型，但其不， 醒提下，可雌在赋上鞠节上作略种变化。 E观本实腦麵精神和范

Claims (10)

1.燃煤锅炉烟气SCR脱硝装置尿素深度水解制氨系统，包括尿素溶液存储与输送系统二 尿素溶液水解系统、氨气/空气混合系统以及蒸汽凝结水系统，其特征在于，还包括尿素溶 解系统； _ 所述的尿素溶解系统包括拆包机(1)、皮带输送机(2)、斗式提升机(3)、尿素浴細(4) 以及溶解栗(8);所述的拆包机（1)用于袋装尿素拆包，拆包后的尿素颗粒洛入皮市私送机 (2)，然后经斗式提升机(3)输送到预先加入除盐水的尿素溶解罐(4)内，所述的溶解栗(8) 入口连接尿素溶解罐(4)的底部，出口连接尿素溶液存储与输送系统。

2.根据权利要求1所述的燃煤锅炉烟气SCR脱硝装置尿素深度水解制氨系统，其特征在 于，所述的尿素溶解罐⑷与溶解栗(8)出口管道之间设有尿素溶液再循环管。 /

3.根据权利要求1所述的燃煤锅炉烟气SCR脱硝装置尿素深度水解制氨系统，其特征在 于，所述的尿素溶解罐(4)内设有蒸汽加热盘管（10)和搅拌器(6)，尿素溶解罐(4)的顶部设 有排气风机(5)。

4.根据权利要求1-3任一项所述的燃煤锅炉烟气SCR脱硝装置尿素深度水解制氨系统， 其特征在于，所述的尿素溶液存储与输送系统包括尿素溶液储罐(9)和输送泵(11)，所述的 尿素溶液储罐(9)内设蒸汽加热盘管(10)，所述的输送栗（11)入口与尿素溶液储罐⑼的底 部连接，出口与尿素溶液水解系统的尿素溶液进口连接。

5.根据权利要求4所述的燃煤锅炉烟气SCR脱硝装置尿素深度水解制氨系统，其特征在 于，所述的尿素溶液储罐(9)与输送栗(11)出口管道之间设有尿素溶液再循环管。

6.根据权利要求1-3任一项所述的燃煤锅炉烟气SCR脱硝装置尿素深度水解制氨系统， 其特征在于，所述的尿素溶液水解系统包括尿素溶液水解反应器（12)和压缩空气储罐 (1S)，所述的尿素溶液水解反应器采用带耦合增效传热装置的水解反应器，所述压缩空气 储罐(18)的一端连接用气总管，另一端与尿素溶液水解反应器的压缩空气入口连接。

7. 根据权利要求6所述的燃煤锅炉烟气SCR脱硝装置尿素深度水解制氨系统，其特征在 于，所述的尿素溶液水解反应器内设有U型蒸汽加热管束(13)，在其两侧设置折流板(14)和 尿素溶液分配器(15)，在其下部设有压缩空气分配管(16)。

8. 根据权利要求6所述的燃煤锅炉烟气SCR脱硝装置尿素深度水解制氨系统，其特征在 于，所述尿素溶液水解反应器（12)的顶部设有除雾装置(17)，尿素溶液水解产生的氨气经 除雾装置(17)除雾后进入氨气/空气混合系统。

9. 根据权利要求1-3任一项所述的燃煤锅炉烟气SCR脱硝装置尿素深度水解制氨系统， 其特征在于，所述的氨气/空气混合系统包括氨气/空气混合器（19)、空气加热器(20)以及 稀释风机(21)，所述的氨气/空气混合器(19)内，尿素溶解水解反应器(12)产生的氨气与来 自稀释风机(21)经空气加热器(20)加热后的空气混合，送至SCR脱硝装置的氨喷射格栅。

10.根据权利要求1-3任一项所述的燃煤锅炉烟气SCR脱硝装置尿素深度水解制氨系 统，其特征在于，所述的蒸汽凝结水系统包括凝结水箱（22)、疏水泵(23)以及伴热泵(24)， 所述的疏水栗入口连接凝结水箱底，出口分成两路，一路将蒸汽凝结水输送至凝结水回收 系统，另一路与尿素溶解罐连接;所述的伴热泵入口连接凝结水箱底部，出口与尿素溶液输 送管道的伴热管线连接，将凝结水用于尿素溶液管道伴热，伴热后的凝结水仍回到凝结水 箱内。