CN210683234U - 一种利用余热分级加热的尿素水解制氨系统 - Google Patents

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钟毅
吕志超
黄康臣
方芸
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Abstract

本实用新型公开了一种利用余热分级加热的尿素水解制氨系统，属于烟气深度治理领域。所述系统包括：尿素水解罐、尿素水解罐气体出口、氨气缓冲罐、尿素溶解罐、氨/空气混合器、SCR反应器、尿素输送泵、废水处理装置、尿素水解罐疏水口、第一热蒸汽管路、第二热蒸汽管路、第三热蒸汽管路、加热管道、第一加热盘管、第二加热盘管、第三加热盘管、第四加热盘管。相对于传统方案，本系统通过SCR出口气体余热的回收和盘管分级加热，实现热量的高效利用，具有较好的推广应用前景。

Description

一种利用余热分级加热的尿素水解制氨系统
技术领域
本实用新型涉及烟气深度治理领域，尤其涉及一种利用余热分级加热的尿素水解制氨系统。
背景技术
电力行业和非电行业锅炉燃烧产生的烟气中含有大量的NOx，它是造成光化学烟雾和酸雨的主要因素之一，需要进行深度脱硝处理，满足超低排放的技术要求。当前，SCR脱硝因其效率高、运行稳定等特点，成为最广泛使用的烟气脱硝技术，该技术主要原理是在催化剂的作用下，利用还原剂氨将烟气中的NOx还原成N2和H2O。
根据还原剂氨的来源不同，现阶段氨的制取包括以下路线：一是液氨/氨水制氨，液氨和氨水均属于危险品，运输、存储以及使用时存在较大的风险，尤其是很多非电行业的厂址靠近城市生活区，危险性较高；二是尿素热解制氨，具有反应速度快、反应容器常压等特点，但是热解温度高、热蒸汽用量大、能耗高等问题成为该技术应用的最大难点；三是尿素水解制氨，采用蒸汽间接加热，生成的气相产品纯度较高，但是如何提高换热效率、实现热量高效利用，成为该技术突破的关键问题。
发明内容
本实用新型的目的在于针对现有尿素水解制氨的不足之处，提供一种利用余热分级加热的尿素水解制氨系统，既能充分利用系统的余热，又能加强水解系统对负荷变化的适应性，达到节能高效的多重功效。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种利用余热分级加热的尿素水解制氨系统，包括：尿素水解罐、尿素水解罐气体出口、氨气缓冲罐、尿素溶解罐、氨/空气混合器、SCR反应器、尿素输送泵、废水处理装置、尿素水解罐疏水口、第一热蒸汽管路、第二热蒸汽管路、第三热蒸汽管路、加热管道、第一加热盘管、第二加热盘管、第三加热盘管、第四加热盘管；所述尿素溶解罐与尿素输送泵相连接，尿素输送泵的输送管与加热管道的入口相连接，加热管道位于SCR反应器的出口烟道中；所述加热管道的出口与尿素水解罐连接，所述尿素水解罐气体出口设置于尿素水解罐的顶部，与氨气缓冲罐、氨/空气混合器和SCR反应器的入口烟道依次连接；所述尿素水解罐的疏水口设置于尿素水解罐的底部，与废水处理装置连接。
所述第一加热盘管和第二加热盘管在尿素水解罐中平行排列，分别与第一热蒸汽管路、第二热蒸汽管路连接；所述第三加热盘管设置于氨气缓冲罐中，与第三热蒸汽管路连接；第一热蒸汽管路的出口、第二热蒸汽管路的出口分别设置在第三热蒸汽管路上，第三热蒸汽管路的出口与废水处理装置连接；所述第四加热盘管设置于尿素溶解罐中，与第三热蒸汽管路连接。
本实用新型的有益效果是：本实用新型所提供的一种利用余热分级加热的尿素水解制氨系统，将尿素溶液与脱硝净烟气进行换热后再送至尿素水解罐，提高了尿素溶液的温度，大大降低了热蒸汽的用量；尿素水解罐中的加热盘管平行分级排列，通过阀门根据水解罐的液位来控制上层加热盘管的启停，及时响应系统的负荷变化，适应性增强；另外，在水解罐出口设置氨气缓冲罐，出口气体经过除雾和加热后提高氨气的品质，防止低温含湿量高造成结晶堵塞。
附图说明
图1为本实用新型实施例中一种余热利用的分级加热尿素水解制氨系统的示意图。
图中，尿素水解罐1、气体出口2、氨气缓冲罐3、尿素溶解罐4、氨/空气混合器5、SCR反应器6、SCR反应器入口烟道6a、SCR反应器出口烟道6b、尿素输送泵7、废水处理装置8、疏水口9、第一热蒸汽管路10、第二热蒸汽管路11、第三热蒸汽管路12、加热管道13、第一控制阀门14a、第二控制阀门14b、第三控制阀门14c、第一加热盘管1a、第二加热盘管 1b、第三加热盘管3b、第四加热盘管4a、除雾器3a。
具体实施方式
一种利用余热分级加热的尿素水解制氨系统，如图1所示，包括：尿素水解罐1、尿素水解罐气体出口2、氨气缓冲罐3、尿素溶解罐4、氨/空气混合器5、SCR反应器6、尿素输送泵7、废水处理装置8、尿素水解罐疏水口9、第一热蒸汽管路10、第二热蒸汽管路11、第三热蒸汽管路12、加热管道13、第一加热盘管1a、第二加热盘管1b、第三加热盘管3a、第四加热盘管4a、第一控制阀门14a、第二控制阀门14b、第三控制阀门14c、除雾器3a。本领域技术人员仅需简单将所述尿素溶解罐1与尿素输送泵7相连接，尿素输送泵7的输送管与加热管道13的入口相连接，使得尿素溶液与流经反应器出口烟道中的高温净烟气进行换热升温，升温后的尿素溶液输送至尿素水解罐1。加热管道13位于SCR反应器的出口烟道6b 中；所述加热管道13的出口与尿素水解罐1连接，所述尿素水解罐气体出口2设置于尿素水解罐1的顶部，与氨气缓冲罐3、氨/空气混合器5和SCR反应器的入口烟道6a依次连接；本领域技术人员仅需简单将所述尿素水解罐的疏水口9设置于尿素水解罐1的底部，与废水处理装置连接。
热蒸汽分成三条支路，分别是第一热蒸汽管路10、第二热蒸汽管路11和第三热蒸汽管路13。本领域技术人员仅需将所述第一加热盘管1a和第二加热盘管1b在尿素水解罐1中平行排列，分别与第一热蒸汽管路10、第二热蒸汽管路11连接，在尿素水解罐1中加热尿素溶液，促进尿素发生水解反应，生成氨气；所述第三加热盘管3b设置于氨气缓冲罐5中，与第三热蒸汽管路12连接，氨气从气体出口流入氨气缓冲罐5的气体依次经过除雾器3a和第三加热盘管3b，实现除雾和加热，防止低温结晶造成堵塞，从而保证氨气的高品质。并且，第一控制阀门14a、第二控制阀门14b和第三控制阀门14c分别连接在第一热蒸汽管路10、第二热蒸汽管路11和第三热蒸汽管路12的入口段，根据尿素水解罐的液位高低和氨气产量的大小，来调节各管路中热蒸汽的流量，保证热蒸汽量对系统负荷变化的适应性，实现节能降耗。第一热蒸汽管路10的出口、第二热蒸汽管路11的出口分别设置在第三热蒸汽管路12上，第三热蒸汽管路12的出口与废水处理装置8连接，贫蒸汽换热液化后经过处理可做补水回用。所述第四加热盘管4a设置于尿素溶解罐1中，与第三热蒸汽管路12连接，为尿素溶解罐1提供热量，促进尿素溶解。
如图1所示，本实用新型的工作过程如下：尿素溶解罐4与尿素输送泵7相连，将尿素溶液输送至加热管道13，与流经SCR反应器出口烟道6b中的高温净烟气进行换热升温，升温后的尿素溶液输送至尿素水解罐1。尿素水解罐1顶部的气体出口2与氨气缓冲罐3、氨/空气混合器5和反应器入口烟道6a依次相连，尿素水解罐1中生成的氨气在氨/空气混合器5中与空气混合稀释后，从SCR反应器入口烟道6a中喷入，在SCR反应器6中与原烟气发生催化还原反应，反应后的净烟气从SCR反应器入口烟道6b进入下游设备。尿素水解罐1底部的疏水口9与废水处理装置8相连，将贫尿素溶液和杂质输送至废水处理装置8进行净化处理，可以适当回收利用。
热蒸汽分成三条支路，分别是第一热蒸汽管路10、第二热蒸汽管路11和第三热蒸汽管路12。其中，第一热蒸汽管路10、第二热蒸汽管路11分别和第一加热盘管1a、第二加热盘管1b相连，第一加热盘管1a和第二加热盘管1b平行排列，在尿素水解罐1中加热尿素溶液，促进尿素发生水解反应，生成氨气；第三热蒸汽管路12与第三加热盘管3b相连，从气体出口2流入氨气缓冲罐3的气体依次经过除雾器3a和第三加热盘管3b，实现除雾和加热，防止低温结晶造成堵塞，从而保证氨气的高品质。并且，第一控制阀门14a、第二控制阀门14b和第三控制阀门14c分别连接在第一热蒸汽管路10、第二热蒸汽管路11和第三热蒸汽管路12的入口段，根据尿素水解罐1的液位高低和氨气产量的大小，来调节各管路中热蒸汽的流量，保证热蒸汽量对系统负荷变化的适应性，实现节能降耗。
第一热蒸汽管路10、第二热蒸汽管路11和第三热蒸汽管路12经盘管换热后集中汇入加热管道13，加热管道13与第四加热盘管4a相连，为尿素溶解罐4提供热量，促进尿素溶解；加热管道13经盘管换热后与废水处理装置8相连，贫蒸汽换热液化后经过处理可做补水回用。
本实用新型对水解罐出口气体进行除雾和加热，防止低温含湿量高造成结晶堵塞，从而保证氨气的高品质。本系统通过对SCR反应器出口净烟气的热量进行换热回收，以及对水解罐中加热盘管进行分级控制，确保系统热量的有效利用，具有较好的推广应用前景。

Claims (1)

1.一种利用余热分级加热的尿素水解制氨系统，其特征在于，包括：尿素水解罐(1)、尿素水解罐气体出口(2)、氨气缓冲罐(3)、尿素溶解罐(4)、氨/空气混合器(5)、SCR反应器(6)、尿素输送泵(7)、废水处理装置(8)、尿素水解罐疏水口(9)、第一热蒸汽管路(10)、第二热蒸汽管路(11)、第三热蒸汽管路(12)、加热管道(13)、第一加热盘管(1a)、第二加热盘管(1b)、第三加热盘管(3b)、第四加热盘管(4a)；所述尿素溶解罐(4)与尿素输送泵(7)相连接，尿素输送泵(7)的输送管与加热管道(13)的入口相连接，加热管道(13)位于SCR反应器(6)的出口烟道中；所述加热管道(13)的出口与尿素水解罐(1)连接，所述尿素水解罐气体出口(2)设置于尿素水解罐(1)的顶部，与氨气缓冲罐(3)、氨/空气混合器(5)和SCR反应器(6)的入口烟道依次连接；所述尿素水解罐(1)的疏水口(9)设置于尿素水解罐(1)的底部，与废水处理装置(8)连接；
所述第一加热盘管(1a)和第二加热盘管(1b)在尿素水解罐(1)中平行排列，分别与第一热蒸汽管路(10)、第二热蒸汽管路(11)连接；所述第三加热盘管(3b)设置于氨气缓冲罐(3)中，与第三热蒸汽管路(12)连接；第一热蒸汽管路(10)的出口、第二热蒸汽管路(11)的出口分别设置在第三热蒸汽管路(12)上，第三热蒸汽管路(12)的出口与废水处理装置(8)连接；所述第四加热盘管(4a)设置于尿素溶解罐(4)中，与第三热蒸汽管路(12)连接。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113750948A (zh) * 2021-09-09 2021-12-07 西安热工研究院有限公司 一种烟气脱硝用尿素催化水解反应器及方法
CN114291824A (zh) * 2022-02-16 2022-04-08 西安西热锅炉环保工程有限公司 一种灵活的尿素水解反应制氨的供热系统及方法
CN115010148A (zh) * 2022-06-10 2022-09-06 西安热工研究院有限公司 一种外置氨缓冲区的尿素催化水解反应器

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