CN220818604U - 一种尿素热解装置及尿素热解系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种尿素热解装置及尿素热解系统，尿素热解装置包括尿素热解室，所述尿素热解室入口侧连接有热风管道，所述尿素热解室上设有热解室尿素溶液喷射装置；所述热风管道上设有管道尿素溶液喷射装置。尿素热解系统包括烟气通道及脱硝反应装置，还包括烟气换热器及尿素热解装置，所述烟气换热器设于烟气通道的内部。本实用新型部分尿素溶液喷入热风管道内，提前进行部分尿素热解反应，有效利用热风管道内的空间，可以减小尿素热解装置的体积及重量，采用炉内烟气换热器利用烟气加热冷空气为尿素热解装置提供热源，节约能源，降低了尿素热解系统的能耗，节省成本，能满足大容量火电机组的脱硝要求。

Description

一种尿素热解装置及尿素热解系统

技术领域

本实用新型涉及一种尿素热解装置及尿素热解系统，属于尿素热解技术领域。

背景技术

现有的采用尿素热解装置的火电机组锅炉配备一台尿素热解装置，尿素热解装置一般是安装在锅炉上或者是安装在脱硝反应装置的钢结构上，也就是说尿素热解装置的所有的载荷均由锅炉或脱硝反应装置的钢结构承担。

而对于火电机组，特别是600MW等级及以上的，因燃煤量较大，烟气量较大且NOx浓度较高，SCR脱硝反应装置需要的氨量大，导致现有的尿素热解装置体积大，重量大。而尿素热解装置过大带来诸多问题，如尿素热解装置体积大造成材料成本较高，重量大会严重影响尿素热解装置的施工安全以及钢结构安全；尿素热解装置体积大，在大空间内，热风与尿素溶液混合不均匀，会影响尿素热解效率。尤其在火电机组启动并网初期，锅炉烟气温度较低，烟气换热器产生的热风温度较低，对于单台体积较大的尿素热解装置，温度场不均匀，局部温度达不到尿素热解的反应温度，从而影响尿素热解效率，导致供氨量不足。

发明内容

本实用新型针对现有技术存在的不足，提供一种尿素热解装置及尿素热解系统。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种尿素热解装置，包括尿素热解室，所述尿素热解室的上部设有热解室入口，所述热解室入口侧连接有热风管道，所述尿素热解室上设有用于往所述尿素热解室内喷尿素溶液的热解室尿素溶液喷射装置；所述热风管道上设有用于往所述热风管道内喷尿素溶液的管道尿素溶液喷射装置。

本实用新型的有益效果是：该尿素热解装置不仅在热解室上布局尿素溶液喷射装置，而且在与尿素热解装置连接的热风管道上设置了尿素溶液喷射装置，利用热风管道提前喷入尿素溶液使得部分尿素溶液能够在热风管道内进行热解，有效利用热风通道内的空间对尿素溶液进行热解，可以减少尿素热解装置的体积和重量，尿素热解装置实际体积可为原设计要求的75％-90％便可以满足制氨量的需求，降低尿素热解装置的材料成本和施工安装难度，减轻钢结构载荷，使得尿素热解装置的安装更加安全；而部分尿素溶液提前与热风混合进行热解反应，来不及反应的尿素溶液跟随热风可进入尿素热解装置内继续进行热解反应，尿素溶液跟热风混合更加均匀，提高尿素热解效率。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步的，所述管道尿素溶液喷射装置的安装位置与所述热解室入口之间的距离不小于5m。

采用上述进一步方案的有益效果是，热风管道上尿素溶液喷射装置的安装位置尽量不要距离热解室入口过近，否则提前喷入尿素溶液会来不及反应，无法满足提前与热风热解反应的效果，故要求距离不能小于5m，这样才能满足提前喷入热风管道内的尿素溶液能够在热风管道内与热风进行热解反应，充分利用热风管道内的空间进行热解反应，尿素热解装置的体积可以得到适当减小，尿素热解装置重量减小，安装更加安全。

进一步的，所述管道尿素溶液喷射装置的尿素溶液喷射容量为尿素热解装置所处理尿素溶液总量的20％-35％。

采用上述进一步方案的有益效果是，尿素溶液通过设置在热风管道上的管道尿素溶液喷射装置喷入热风管道，提前使得尿素溶液与热风管道内的热风进行热解反应，有效利用热风管道的空间对尿素溶液进行热解，能够减少尿素热解装置的体积，尿素热解装置实际体积按照原设计要求的75％-90％来设计即能满足脱硝反应装置对氨量的需要。

进一步的，所述热解室尿素溶液喷射装置包括热解室喷嘴；和/或，所述管道尿素溶液喷射装置包括管道喷嘴。

采用上述进一步方案的有益效果是，可采用喷嘴往热分管道内或热解室内进行尿素溶液的喷射，喷嘴的入口通过管路连接尿素溶液供应源。

进一步的，所述热解室喷嘴和/或管道喷嘴采用雾化喷嘴。

采用上述进一步方案的有益效果是，喷嘴具有雾化效果，对喷入管道或热解室内的尿素溶液的雾化效果更佳，保证所喷的尿素溶液与热风的混合更加均匀，进一步提高尿素热解效率。

进一步的，所述管道尿素溶液喷射装置设有至少一个。

采用上述进一步方案的有益效果是，可根据实际需要在热风管道上合理布局管道尿素溶液喷射装置位置及数量，从而保证往热风管道内所喷射尿素溶液能与热风管道内的热风充分的混合均匀，提高尿素热解效率。

进一步的，所述热解室尿素溶液喷射装置设有至少一个。

采用上述进一步方案的有益效果是，当然可根据实际需要合理的在热解室上布局热解室尿素溶液喷射装置位置及数量，为了保证所喷射尿素溶液能充分与热解室内的热风混合均匀，热解室尿素溶液喷射装置可均布在热解室上，进一步改善尿素热解效率。

进一步的，所述尿素热解室的下部设有热解室出口，所述热解室出口侧连接有用于热解产物输出的输出管道。

采用上述进一步方案的有益效果是，尿素热解所产生的氨气等可通过输出管道排出并进入脱硝反应装置进行氮氧化合物的消除。

本实用新型还涉及一种尿素热解系统，包括烟气通道及脱硝反应装置，所述烟气通道的末端连接所述脱硝反应装置，还包括烟气换热器及如上所述的尿素热解装置，所述烟气换热器设于所述烟气通道的内部，所述烟气换热器上设有冷风入口及热风出口，所述热风出口通过所述热风通道与所述热解室入口连接，所述热解室出口通过输出管道与靠近所述脱硝反应装置的入口处的所述烟气通道连接。

本实用新型的有益效果是：该尿素热解系统采用上述尿素热解装置，不仅在热解室内进行热解反应，还将部分尿素溶液喷入热风管道内，提前进行部分尿素热解反应，不仅能满足脱硝反应装置氨量的要求，而且有效利用热风管道内的空间，可以减小尿素热解装置的体积，尿素热解装置实际体积可为原设计要求的75％-90％便可以满足制氨量的需求，体积的减小也使得尿素热解装置的重量变轻，减轻钢结构载荷，尿素热解装置在锅炉或脱硝反应装置的安装施工更加安全，还降低尿素热解装置的材料成本，在较小尿素热解空间内，热解室内温度场均匀，热风与尿素溶液的混合更加均匀，还能提高尿素热解效率，满足尿素热解系统氨量的要求。该尿素热解系统还采用炉内烟气换热器充分利用高温烟气的热量，利用烟气加热冷空气为尿素热解装置提供热源，烟气热量利用率高，节约能源，降低了尿素热解系统的能耗，节省成本，能满足大容量火电机组的脱硝要求。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步的，所述输出管道上设有流量控制阀。

采用上述进一步方案的有益效果是，可以根据需要通过流量控制阀控制进入到脱硝反应装置的氨量。

附图说明

图1为本实用新型的尿素热解装置的结构示意图；

图2为本实用新型的尿素热解系统的结构示意图；

图中，1、尿素热解装置；11、尿素热解室；12、热解室尿素溶液喷射装置；13、热风管道；14、管道尿素溶液喷射装置；15、输出管道；2、烟气通道；3、脱硝反应装置；4、烟气换热器；41、冷风入口；42、热风出口；5、流量控制阀；6、均流装置。

具体实施方式

以下结合实例对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1所示，一种尿素热解装置1，包括尿素热解室11，所述尿素热解室11的上部设有热解室入口，所述热解室入口侧连接有热风管道13，所述尿素热解室11上设有用于往所述尿素热解室11内喷尿素溶液的热解室尿素溶液喷射装置12；所述热风管道13上设有用于往所述热风管道13内喷尿素溶液的管道尿素溶液喷射装置14。

所述管道尿素溶液喷射装置14的安装位置与所述热解室入口之间的距离不小于5m。热风管道13上尿素溶液喷射装置的安装位置尽量不要距离热解室入口过近，否则提前喷入尿素溶液会来不及反应，无法满足提前与热风热解反应的效果，故要求距离不能小于5m，如可以为6米、7米、8米等，这样才能满足提前喷入热风管道13内的尿素溶液能够在热风管道13内与热风进行热解反应，充分利用热风管道13内的空间进行热解反应，尿素热解装置1的体积可以得到适当减小，尿素热解装置1重量减小，安装更加安全。

所述管道尿素溶液喷射装置14的尿素溶液喷射容量为尿素热解装置1所处理尿素溶液总量的20％-35％。尿素溶液通过设置在热风管道13上的管道尿素溶液喷射装置14喷入热风管道13，提前使得尿素溶液与热风管道13内的热风进行热解反应，有效利用热风管道13的空间对尿素溶液进行热解，能够减少尿素热解装置1的体积，尿素热解装置1实际体积按照原设计要求的75％-90％来设计即能满足脱硝反应装置3对氨量的需要。

所述热解室尿素溶液喷射装置12包括热解室喷嘴；和/或，所述管道尿素溶液喷射装置14包括管道喷嘴。可采用喷嘴往热分管道内或热解室内进行尿素溶液的喷射，喷嘴的入口通过管路连接尿素溶液供应源。

所述热解室喷嘴和/或管道喷嘴采用雾化喷嘴。喷嘴具有雾化效果，对喷入管道或热解室内的尿素溶液的雾化效果更佳，保证所喷的尿素溶液与热风的混合更加均匀，进一步提高尿素热解效率。

所述管道尿素溶液喷射装置14设有至少一个。可根据实际需要在热风管道13上合理布局管道尿素溶液喷射装置14位置及数量，从而保证往热风管道13内所喷射尿素溶液能与热风管道13内的热风充分的混合均匀，提高尿素热解效率。

所述热解室尿素溶液喷射装置12设有至少一个。当然可根据实际需要合理的在热解室上布局热解室尿素溶液喷射装置12位置及数量，为了保证所喷射尿素溶液能充分与热解室内的热风混合均匀，热解室尿素溶液喷射装置12可均布在热解室上，进一步改善尿素热解效率。

所述尿素热解室11的下部设有热解室出口，所述热解室出口侧连接有用于热解产物输出的输出管道15。尿素热解所产生的氨气等可通过输出管道15排出并进入脱硝反应装置3进行氮氧化合物的消除。

如图2所示，本实用新型还涉及一种尿素热解系统，包括烟气通道2及脱硝反应装置3，所述烟气通道2的末端连接所述脱硝反应装置3，还包括烟气换热器4及如上所述的尿素热解装置1，所述烟气换热器4设于所述烟气通道2的内部，所述烟气换热器4上设有冷风入口41及热风出口42，所述热风出口42通过所述热风通道与所述热解室入口连接，所述热解室出口通过输出管道15与靠近所述脱硝反应装置3的入口处的所述烟气通道2连接。

所述输出管道15上设有流量控制阀5。可以根据需要通过流量控制阀5控制进入到脱硝反应装置3的氨量。

所述脱硝反应装置3的入口处设有均流装置6。确保烟气中的氮氧化合物与尿素热解产物充分混合发生化学反应达到脱除NOx的目的。

所述均流装置6采用均流孔板。能起到均匀细化的作用使得尿素热解产物与烟气混合更加均匀。

该尿素热解系统采用上述尿素热解装置1，不仅在热解室内进行热解反应，还将部分尿素溶液喷入热风管道13内，提前进行部分尿素热解反应，不仅能满足脱硝反应装置3氨量的要求，而且有效利用热风管道13内的空间，可以减小尿素热解装置1的体积，尿素热解装置1实际体积可为原设计要求的75％-90％便可以满足制氨量的需求，体积的减小也使得尿素热解装置1的重量变轻，减轻钢结构载荷，尿素热解装置1在锅炉或脱硝反应装置3的安装施工更加安全，还降低尿素热解装置1的材料成本，此外，提前喷入尿素溶液还可以降低热风管道13内的热风温度，从而降低热风管道13的壁温，增加管道材料的使用寿命。而在较小尿素热解空间内，热解室内温度场均匀，热风与尿素溶液的混合更加均匀，提高尿素热解效率，满足尿素热解系统氨量的要求，采用炉内烟气换热器4充分利用高温烟气的热量，利用烟气加热冷空气为尿素热解装置1提供热源，烟气热量利用率高，节约能源，降低了尿素热解系统的能耗，节省成本，能满足大容量火电机组的脱硝要求。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种尿素热解装置，包括尿素热解室(11)，其特征在于，所述尿素热解室(11)的上部设有热解室入口，所述热解室入口侧连接有热风管道(13)，所述尿素热解室(11)上设有用于往所述尿素热解室(11)内喷尿素溶液的热解室尿素溶液喷射装置(12)；所述热风管道(13)上设有用于往所述热风管道(13)内喷尿素溶液的管道尿素溶液喷射装置(14)。

2.根据权利要求1所述的尿素热解装置，其特征在于，所述管道尿素溶液喷射装置(14)的安装位置与所述热解室入口之间的距离不小于5m。

3.根据权利要求1所述的尿素热解装置，其特征在于，所述管道尿素溶液喷射装置(14)的尿素溶液喷射容量为尿素热解装置(1)所处理尿素溶液总量的20％-35％。

4.根据权利要求1或2或3所述的尿素热解装置，其特征在于，所述热解室尿素溶液喷射装置(12)包括热解室喷嘴；和/或，所述管道尿素溶液喷射装置(14)包括管道喷嘴。

5.根据权利要求4所述的尿素热解装置，其特征在于，所述热解室喷嘴和/或管道喷嘴采用雾化喷嘴。

6.根据权利要求1所述的尿素热解装置，其特征在于，所述管道尿素溶液喷射装置(14)设有至少一个；和/或所述热解室尿素溶液喷射装置(12)设有至少一个。

7.根据权利要求1或2或3所述的尿素热解装置，其特征在于，所述尿素热解室(11)的下部设有热解室出口，所述热解室出口侧连接有用于热解产物输出的输出管道(15)。

8.一种尿素热解系统，包括烟气通道(2)及脱硝反应装置(3)，所述烟气通道(2)的末端连接所述脱硝反应装置(3)，其特征在于，还包括烟气换热器(4)及如权利要求1-7任一项所述的尿素热解装置(1)，所述烟气换热器(4)设于所述烟气通道(2)的内部，所述烟气换热器(4)上设有冷风入口(41)及热风出口(42)，所述热风出口(42)通过所述热风通道与所述热解室入口连接，所述热解室出口通过输出管道(15)与靠近所述脱硝反应装置(3)的入口处的所述烟气通道(2)连接。

9.根据权利要求8所述的尿素热解系统，其特征在于，所述输出管道(15)上设有流量控制阀(5)。