CN209771834U - 利用尿素作为还原剂的内燃机烟气脱硝系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了利用尿素作为还原剂的内燃机烟气脱硝系统，其结构为：尿素溶解罐(1)经管道与尿素溶液储罐(2)的顶端连接，尿素溶液储罐(2)的排液口经喷枪连接管道(3)与尿素溶液喷枪(4)连接，尿素溶液喷枪(4)置于内燃机出口烟道(5)内部，压缩空气管道(6)也与尿素溶液喷枪(4)连接，内燃机出口烟道(5)经管道与SCR反应器(8)连接。本实用新型给出了一种新的尿素热解方式，其结构简单，能耗低，易操作，可以节省初期投资，减少后期运行维护费用。

Description

利用尿素作为还原剂的内燃机烟气脱硝系统

技术领域

本实用新型涉及内燃机烟气脱硝技术领域，特别是利用尿素作为还原剂的内燃机烟气脱硝系统。

背景技术

内燃机在工作过程中会产生大量的氮氧化物，氮氧化物是主要的大气污染物之一，所以在内燃机烟气排放或再利用之前需要对其进行脱硝处理。在现有的烟气脱硝技术领域中，SCR技术因脱硝效率高，价格相对低廉而被广泛采用。目前，SCR技术中还原剂主要有三类：液氨、尿素和氨水。其中，尿素性质稳定，相比于液氨和氨水在运输存放和实际使用中更稳定安全，所以尿素在烟气脱硝技术领域是较为常用的还原剂。

在实际操作中，尿素需要分解后才能用于烟气脱硝，其中热解是一种比较常用的尿素分解方法。目前，尿素热解的设备复杂且需要提供热源，能耗较高，所以改进尿素热解方式可以降低烟气脱硝成本。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种利用尿素作为还原剂的内燃机烟气脱硝系统。本实用新型给出了一种新的尿素热解方式，其结构简单，能耗低，易操作，可以节省初期投资，减少后期运行的维护费用。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下的技术方案：利用尿素作为还原剂的内燃机烟气脱硝系统包括尿素溶解罐、尿素溶液储罐、喷枪连接管道、尿素溶液喷枪、内燃机出口烟道、压缩空气管道和SCR反应器，尿素溶解罐经管道与尿素溶液储罐的顶端连接，尿素溶液储罐的排液口经喷枪连接管道与尿素溶液喷枪连接，尿素溶液喷枪置于内燃机出口烟道内部，压缩空气管道也与尿素溶液喷枪连接，内燃机出口烟道经管道与SCR反应器连接。

前述的利用尿素作为还原剂的内燃机烟气脱硝系统还包括两个混合器，混合器设于内燃机出口烟道上，且位于尿素溶液喷枪的前后两侧，其作用是促进尿素溶液和高温烟气的混合。

前述的利用尿素作为还原剂的内燃机烟气脱硝系统中，SCR反应器内设有喷气格栅和若干催化剂层，喷气格栅设于SCR反应器前部，喷气格栅后设有若干催化剂层，具体的，催化剂层可以是3层。

前述的利用尿素作为还原剂的内燃机烟气脱硝系统中，在尿素溶液储罐外设有尿素溶液循环管道，尿素溶液循环管道包括尿素溶液排出管道、尿素溶液回流管道和外接喷枪管道，尿素溶液排出管道经外接喷枪管道和尿素溶液回流管道连接，尿素溶液排出管道的一端还与尿素溶液储罐的排液口连接，尿素溶液回流管道的一端还与尿素溶液储罐的顶部连接，尿素溶液排出管道上还设有循环泵，喷枪连接管道远离尿素溶液喷枪的一端连接在外接喷枪管道上。尿素溶液依靠循环泵提供的动力，在尿素溶液循环管道和尿素溶液储罐中循环流动。

前述的利用尿素作为还原剂的内燃机烟气脱硝系统还包括必备的控制件，具体的，包括尿素输送泵和尿素计量泵，尿素输送泵设于尿素溶解罐和尿素溶液储罐之间的连接管道上，尿素计量泵设于喷枪连接管道上，用来对尿素溶液的输送量进行控制。

前述的利用尿素作为还原剂的内燃机烟气脱硝系统还包括备用尿素溶液储罐，尿素溶解罐和尿素溶液储罐之间的连接管道上还设有分支管道，所述分支管道的端部与备用尿素溶液储罐的顶部连接，备用尿素溶液储罐的排液口经管道与循环泵前方的尿素溶液排出管道连接，备用尿素溶液储罐的顶部还经管道与尿素溶液回流管道连接。

前述利用尿素作为还原剂的内燃机烟气脱硝系统还包括备用控制件，具体的，包括备用尿素输送泵、备用循环泵和备用尿素计量泵，所述备用尿素输送泵的两端经管道连接在尿素输送泵两端的管道上，所述备用循环泵的两端经管道连接在循环泵两端的尿素溶液排出管道上，所述备用尿素计量泵的两端经管道连接在尿素计量泵两端的喷枪连接管道上。

与现有技术相比，本实用新型的有益之处在于：提供了一种新型的利用尿素作为还原剂的内燃机烟气脱硝系统，基于该系统形成了一种新型的尿素热解方法，相比于传统方法，本实用新型结构简单，能耗低，易操作，可以节省初期投资，减少后期运行维护费用，还可以对尿素溶液输送量进行控制。

附图说明

图1是本实用新型的运行流程说明图；

图2是本实用新型增加尿素溶液循环管道的运行流程说明图；

图3是本实用新型增加备用尿素溶液储罐和备用控制件的运行流程说明图；

图4是本实用新型在同一个内燃机出口烟道内设有两个尿素溶液喷枪时的运行流程说明图。

附图标记的含义：1-尿素溶解罐，2-尿素溶液储罐，3-喷枪连接管道，4- 尿素溶液喷枪，5-内燃机出口烟道，6-压缩空气管道，7-混合器，8-SCR反应器， 9-喷气格栅，10-催化剂层，11-尿素溶液循环管道，12-尿素溶液排出管道，13- 尿素溶液回流管道，14-外接喷枪管道，15-循环泵，16-尿素输送泵，17-尿素计量泵，18-备用尿素溶液储罐，19-备用尿素输送泵，20-备用循环泵，21-备用尿素计量泵。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。

具体实施方式

本实用新型的实施例1：利用尿素作为还原剂的内燃机烟气脱硝系统，如图 1所示，包括尿素溶解罐1、尿素溶液储罐2、喷枪连接管道3、尿素溶液喷枪4、内燃机出口烟道5、压缩空气管道6和SCR反应器8，尿素溶解罐1经管道与尿素溶液储罐2的顶端连接，尿素溶液储罐2的排液口经喷枪连接管道3与尿素溶液喷枪4连接，尿素溶液喷枪4置于内燃机出口烟道5内部，压缩空气管道6 也与尿素溶液喷枪4连接，内燃机出口烟道5经管道与SCR反应器8连接。

实施例2：所述的利用尿素作为还原剂的内燃机烟气脱硝系统，如图1所示，还包括两个混合器7，混合器7设于内燃机出口烟道5上，且位于尿素溶液喷枪4的前后两侧，混合器7的作用是促进尿素溶液与高温烟气混合，提高脱硝反应效率。

实施例3：所述的利用尿素作为还原剂的内燃机烟气脱硝系统中，如图1 所示，SCR反应器8内设有喷气格栅9和若干催化剂层10，喷气格栅9设于SCR 反应器8前部，喷气格栅9后设有若干催化剂层10，具体的，可以设置3层催化剂层10。

实施例4：所述的利用尿素作为还原剂的内燃机烟气脱硝系统，如图2所示，在尿素溶液储罐2外设有尿素溶液循环管道11，尿素溶液循环管道11包括尿素溶液排出管道12、尿素溶液回流管道13和外接喷枪管道14，尿素溶液排出管道12经外接喷枪管道14和尿素溶液回流管道13连接，尿素溶液排出管道12 的一端还与尿素溶液储罐2的排液口连接，尿素溶液回流管道13的一端还与尿素溶液储罐2的顶部连接，尿素溶液排出管道12上还设有循环泵15，喷枪连接管道3远离尿素溶液喷枪4的一端连接在外接喷枪管道14上。

实施例5：所述的利用尿素作为还原剂的内燃机烟气脱硝系统，如图2所示，还在需要的位置增加了控制件，具体的，包括尿素输送泵16和尿素计量泵17，尿素输送泵16设于尿素溶解罐1和尿素溶液储罐2之间的连接管道上，尿素计量泵17设于喷枪连接管道3上。

根据前述实施例，喷枪连接管道3可以是一条或多条，同样的，尿素溶液喷枪4和尿素计量泵17的数量与喷枪连接管道3的数量相同。所述喷枪连接管道3一端均连接在外接喷枪管道14上，另一端均连接有一个尿素溶液喷枪4，每条喷枪连接管道3上均安装有一台尿素计量泵17。不同的喷枪连接管道3可一向不同的内燃机出口烟道5内输送尿素溶液，也可以向同一个内燃机出口烟道5内输送尿素溶液，如图4所示，外接喷枪管道14上连接有两个喷枪连接管道3，可以向同一个内燃机出口烟道5中输送尿素溶液，并且可以通过不同的尿素计量泵17对两个尿素溶液喷枪4分别进行控制。

实施例6：所述的利用尿素作为还原剂的内燃机烟气脱硝系统，如图3所示，还包括备用尿素溶液储罐18，尿素溶解罐1和尿素溶液储罐2之间的连接管道上还设有分支管道，所述分支管道的端部与备用尿素溶液储罐18的顶部连接，备用尿素溶液储罐18的排液口经管道与循环泵15前方的尿素溶液排出管道12 连接，备用尿素溶液储罐18的顶部还经管道与尿素溶液回流管道13连接。

实施例7：所述的利用尿素作为还原剂的内燃机烟气脱硝系统还在重要控制件一侧设置了备用控制件，以提高系统运行的稳定性，具体的，包括备用尿素输送泵19、备用循环泵20和备用尿素计量泵21，所述备用尿素输送泵19的两端经管道连接在尿素输送泵16两端的管道上，所述备用循环泵20的两端经管道连接在循环泵15两端的尿素溶液排出管道12上，所述备用尿素计量泵21 的两端经管道连接在尿素计量泵17两端的喷枪连接管道3上。

本实用新型的工作原理：尿素溶液沿喷枪连接管道3从尿素溶液喷枪4处喷出，在压缩空气的作用下雾化成为细小的液滴，喷入内燃机出口烟道5中。内燃机出口烟道5内的高温烟气能够为尿素热解提供热源，在混合器7的作用下雾化的尿素溶液和高温烟气充分混合，一起经管道进入SCR反应器8，混合气体经过喷气格栅9后在催化剂层10的催化作用下进行脱硝反应。经过脱硝的烟气从SCR反应器8中排出，净烟气仍然具有较高的内能，可以在其他的系统中进行再利用，具体的，可以是溴化锂余热机组等。本实用新型还在尿素溶液储罐2的外侧增加了一条尿素溶液循环管道11，尿素溶液在循环泵15的作用下，在尿素溶液循环管道11和尿素溶液储罐2中循环流动。喷枪连接管道3远离尿素溶液喷枪4的一端连接在外接喷枪管道14上，这种设计可以为多个尿素溶液喷枪4提供尿素溶液。通过调节不同喷枪连接管道3上的尿素计量泵17可以对不同尿素溶液喷枪4的尿素溶液供应进行控制，来满足不同设备的不同需求。同时本实用新型通过尿素计量泵17对尿素溶液输送量进行控制，剩余的尿素溶液沿尿素溶液循环管道11重新回到尿素溶液储罐2中，可以循环利用。本实用新型还增加了备用尿素溶液储罐18、各种控制件和备用控制件，这种设计能够让整个系统的运行更稳定，不会因为某个设备出现故障而影响整个系统的运行。

Claims (7)

1.利用尿素作为还原剂的内燃机烟气脱硝系统，其特征在于：包括尿素溶解罐(1)、尿素溶液储罐(2)、喷枪连接管道(3)、尿素溶液喷枪(4)、内燃机出口烟道(5)、压缩空气管道(6)和SCR反应器(8)，尿素溶解罐(1)经管道与尿素溶液储罐(2)的顶端连接，尿素溶液储罐(2)的排液口经喷枪连接管道(3)与尿素溶液喷枪(4)连接，尿素溶液喷枪(4)置于内燃机出口烟道(5)内部，压缩空气管道(6)也与尿素溶液喷枪(4)连接，内燃机出口烟道(5)经管道与SCR反应器(8)连接。

2.根据权利要求1所述的利用尿素作为还原剂的内燃机烟气脱硝系统，其特征在于：还包括两个混合器(7)，混合器(7)设于内燃机出口烟道(5)上，且位于尿素溶液喷枪(4)的前后两侧。

3.根据权利要求1所述的利用尿素作为还原剂的内燃机烟气脱硝系统，其特征在于：SCR反应器(8)内设有喷气格栅(9)和若干催化剂层(10)，喷气格栅(9)设于SCR反应器(8)前部，喷气格栅(9)后设有若干催化剂层(10)。

4.根据权利要求1所述的利用尿素作为还原剂的内燃机烟气脱硝系统，其特征在于：在尿素溶液储罐(2)外设有尿素溶液循环管道(11)，尿素溶液循环管道(11)包括尿素溶液排出管道(12)、尿素溶液回流管道(13)和外接喷枪管道(14)，尿素溶液排出管道(12)经外接喷枪管道(14)和尿素溶液回流管道(13)连接，尿素溶液排出管道(12)的一端还与尿素溶液储罐(2)的排液口连接，尿素溶液回流管道(13)的一端还与尿素溶液储罐(2)的顶部连接，尿素溶液排出管道(12)上还设有循环泵(15)，喷枪连接管道(3)远离尿素溶液喷枪(4)的一端连接在外接喷枪管道(14)上。

5.根据权利要求4所述的利用尿素作为还原剂的内燃机烟气脱硝系统，其特征在于：还包括尿素输送泵(16)和尿素计量泵(17)，尿素输送泵(16)设于尿素溶解罐(1)和尿素溶液储罐(2)之间的连接管道上，尿素计量泵(17)设于喷枪连接管道(3)上。

6.根据权利要求4所述的利用尿素作为还原剂的内燃机烟气脱硝系统，其特征在于：还包括备用尿素溶液储罐(18)，尿素溶解罐(1)和尿素溶液储罐(2)之间的连接管道上还设有分支管道，所述分支管道的端部与备用尿素溶液储罐(18)的顶部连接，备用尿素溶液储罐(18)的排液口经管道与循环泵(15)前方的尿素溶液排出管道(12)连接，备用尿素溶液储罐(18)的顶部还经管道与尿素溶液回流管道(13)连接。

7.根据权利要求5所述的利用尿素作为还原剂的内燃机烟气脱硝系统，其特征在于：还包括备用尿素输送泵(19)、备用循环泵(20)和备用尿素计量泵(21)，所述备用尿素输送泵(19)的两端经管道连接在尿素输送泵(16)两端的管道上，所述备用循环泵(20)的两端经管道连接在循环泵(15)两端的尿素溶液排出管道(12)上，所述备用尿素计量泵(21)的两端经管道连接在尿素计量泵(17)两端的喷枪连接管道(3)上。