一种利用余热的尿素催化水解制氨系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种利用余热的尿素催化水解制氨系统及方法，系统包括：脱硝装置；尿素催化水解装置，与脱硝装置连通；尿素溶液箱，与尿素催化水解装置连通；尿素预热器，设置在尿素溶液管道中，位于脱硝装置的出口烟道中，通过脱硝装置的出口烟气对尿素溶液进行预热；催化剂溶液箱，与尿素催化水解装置连通；催化剂预热器，设置在催化剂溶液管道中，且与尿素催化水解装置连通，通过尿素催化水解装置排出的热的贫尿素溶液对催化剂溶液进行预热。本发明专利技术的利用余热的尿素催化水解制氨系统及方法能够快速水解，及时响应下游SCR脱硝装置需氨量的变化，负荷跟踪能力强；并且能够充分利用大量电厂余热、废热，从而有效降低了尿素水解制氨的成本。

System and method for preparing ammonia by catalytic hydrolysis of urea by utilizing waste heat

The present invention discloses catalytic hydrolysis of urea ammonia system and method, a waste heat utilization system includes: denitration device; urea hydrolysis device is communicated with the denitration device; urea solution tank is communicated with the urea hydrolysis device; urea preheater set in urea solution in the pipeline, is located at the exit flue denitrification device in the preheating of the urea solution through the outlet flue gas denitration device; catalyst solution tank is communicated with the urea hydrolysis device; catalyst preheater, set in the catalyst solution in the pipeline, and is communicated with the catalytic hydrolysis of urea, catalyst solution preheated urea solution by catalytic hydrolysis of urea poor thermal discharge device. The invention of the waste heat utilization of urea catalyzed hydrolysis of ammonia system and method capable of rapid hydrolysis, timely response to changes of downstream SCR denitration device for the ammonia content, load tracking ability; and can make full use of a large number of power plant waste heat and waste heat, thus effectively reducing the cost of production of ammonia urea hydrolysis.

【技术实现步骤摘要】
一种利用余热的尿素催化水解制氨系统及方法
本专利技术涉及烟气脱硝系统及脱硝还原剂制备方法
，尤指一种利用余热的尿素催化水解制氨系统及方法。
技术介绍
总所周知，氮氧化物NOx是主要的大气污染物之一，随着国家环保政策要求的提高，对氮氧化物排放限值的要求愈来愈严格，而燃煤电厂的锅炉烟气是大气污染物中氮氧化物的主要排放源之一，因此火电厂烟气脱硝是继烟气脱硫之后控制火电厂污染物排放的又一个环保重点领域。火电厂烟气脱硝技术主要包括燃烧中脱硝和燃烧后脱硝，燃烧中脱硝主要指炉内低氮燃烧技术；燃烧后脱硝是对燃烧后产生的锅炉烟气进行脱硝处理，利用还原剂把烟气中的NOx还原成N2和H2O。由于炉内低氮燃烧技术的局限性，NOx排放控制远不能达到环保要求，为进一步降低NOx的排放，必须对燃烧后的烟气进行脱硝处理。燃烧后脱硝主要包括选择性非催化还原(SNCR)和选择性催化还原(SCR)，选择性催化还原(SCR)技术由于其脱硝效率高，技术和工艺成熟，在锅炉烟气脱硝领域应用最广。燃煤电厂锅炉烟气脱硝还原剂的选择是整个脱硝系统中很重要的一个环节。目前，世界上脱硝系统最常用的还原剂有三种：液氨、氨水和尿素。尿素和氨都可用作SCR和SNCR的还原剂，然而火电厂脱硝还原剂选择影响因素主要有：运输和储存安全，包括预防恐怖袭击和泄漏；一旦发生事故可能造成的影响(包括经济影响和其它影响)；操作许可的批复；占地；投资和运行费用。尿素在性能和安全操作方面更具有明显优点，在脱硝还原剂的选择中越来越受到青睐。现有尿素制氨技术有尿素热解制氨技术、普通尿素水解技术和尿素催化水解技术。当前火电厂脱硝还原剂的制备通常采用的是尿素热解方式，但是尿素热解技术耗能大、氨转化率较低、运行成本较高；普通尿素水解技术系统响应速率较慢，还未得到普遍应用；尿素催化水解技术在普通尿素水解技术加入催化剂，系统响应时间短、技术优势明显，应用前景较好，有待进一步开发应用。现有的尿素水解一般都以电厂蒸汽作为热源，需要消耗大量高品质蒸汽，经济型不佳。因此，本申请人致力于提供一种新型的尿素催化水解制氨系统及方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种新型的尿素催化水解制氨系统及方法，能够充分利用大量电厂余热、废热，从而有效降低了尿素水解制氨的成本。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种利用余热的尿素催化水解制氨系统，包括：脱硝装置；尿素催化水解装置，与所述脱硝装置连通，用于向所述脱硝装置中输送NH3；尿素溶液箱，通过尿素溶液管道与所述尿素催化水解装置连通，用于向所述尿素催化水解装置输送尿素溶液；尿素预热器，其进口通过所述尿素溶液管道与所述尿素溶液箱连通，其出口通过所述尿素溶液管道与所述尿素催化水解装置连通，且所述尿素预热器位于所述脱硝装置的出口烟道中，用于通过所述脱硝装置的出口烟气对尿素溶液进行预热；催化剂溶液箱，通过催化剂溶液管道与所述尿素催化水解装置连通；催化剂预热器，设置在所述催化剂溶液管道中，且与所述尿素催化水解装置的贫尿素溶液出料管连通，用于通过所述尿素催化水解装置排出的热的贫尿素溶液对催化剂溶液进行预热；空气预热器，与所述脱硝装置的出口烟道连通；至少一个热一次风喷射管道，设置在所述尿素催化水解装置的底部，与所述空气预热器连通，所述热一次风喷射管道上设有多个出风口。优选地，所述热一次风喷射管道上的出风口设有两排，两排所述出风口位于所述热一次风喷射管道的进风方向的两侧，交错排列，且两排所述出风口位于同一高度，所述热一次风喷射管道的进风方向为所述热一次风喷射管道的进风端指向另一端的方向；和/或；每排所述出风口均沿着所述热一次风喷射管道的进风方向均匀布置，所述热一次风喷射管道的进风方向为所述热一次风喷射管道的进风端指向另一端的方向；和/或；所述出风口为锥形出风口，且所述锥形出风口的小口径端靠近所述尿素催化水解装置的底部；和/或；所述热一次风喷射管道的数目为多个，且多个所述热一次风喷射管道均匀铺设在所述尿素催化水解装置的底部。优选地，所述尿素催化水解装置中设有一液位挡板，所述液位挡板与所述尿素催化水解装置的顶部之间具有间距；和/或；所述尿素催化水解装置与所述脱硝装置之间的连通管道上设有电伴热系统；和/或；所述尿素溶液管道上设有电伴热系统。优选地，所述利用余热的尿素催化水解制氨系统还包括：浓度监测器，设置在所述尿素催化水解装置中，用于监测所述尿素催化水解装置中的尿素溶液的浓度；浓度调节器，与所述浓度监测器通讯连接，且与所述催化剂溶液箱连接，用于根据所述浓度监测器的浓度监测值调节所述催化剂溶液的浓度。本专利技术还公开了一种利用余热的尿素催化水解制氨方法，包括步骤：S10：通过脱硝后的烟气对尿素溶液进行预热；S20：将预热后的尿素溶液通入到所述尿素催化水解装置中；S30：通过所述尿素催化水解装置排出的热的贫尿素溶液对催化剂溶液进行预热；S40：将预热后的催化剂溶液通入到所述尿素催化水解装置中；S50：向所述尿素催化水解装置通入热一次风，通过所述热一次风对尿素催化水解装置中的尿素溶液进行加热；S60：将所述尿素催化水解装置中产生的NH3通入到脱硝装置中，进行烟气脱硝。优选地，在步骤S50中所述热一次风从所述尿素催化水解装置的底部向上喷射。优选地，所述尿素催化水解制氨方法还包括步骤S70：向所述尿素催化水解装置通入短路一次风，通过所述短路一次风降低混合气体中的NH3浓度。优选地，在步骤S60中，从所述尿素催化水解装置通入到所述脱硝装置中的NH3的浓度为4％～6％。优选地，所述利用余热的尿素催化水解制氨方法还包括步骤：S80：监测所述尿素催化水解装置中尿素溶液的浓度；S90：根据所述尿素催化水解装置中的尿素溶液的浓度调节输入到所述尿素催化水解装置中催化剂溶液的浓度。优选地，所述步骤S90包括步骤：S91：判断尿素溶液的浓度是否大于预设浓度值；S92：若尿素溶液的浓度大于预设浓度值，则根据尿素溶液的浓度得到催化剂溶液的浓度调节指令；S93：若尿素溶液的浓度不大于预设浓度值，则不调节催化剂溶液的浓度。本专利技术的利用余热的尿素催化水解制氨系统及方法可以实现以下至少一种有益效果。1、本专利技术的利用余热的尿素催化水解制氨系统通过脱硝装置的出口烟气对尿素溶液进行预热，通过尿素催化水解装置排出的热的贫尿素溶液对催化剂溶液进行预热，预热后的尿素溶液和催化剂在尿素催化水解装置中受热进行反应生成NH3，NH3通入至脱硝装置进行脱硝反应，相比于传统的尿素水解方式，本专利技术中的尿素水解方式速度快，可以及时响应脱硝装置对还原剂氨气需求的变化，且耗能低、氨转化率高、运行成本低。2、本专利技术的利用余热的尿素催化水解制氨系统通过空气预热器向尿素催化水解装置中输入热一次风，热一次风可以与尿素溶液直接进行热交换，尿素溶液受热均匀，加热效率高，热一次风对尿素溶液进行加热的同时还可以对尿素催化剂混合溶液起到扰动、搅拌的作用，加速尿素水解反应的进行，有效加快了水解速度，并且，热一次风的余热还可以对混合后的NH3混合气体进行保温，防止回凝。3、本专利技术的利用余热的尿素催化水解制氨系统还可以通过空气预热器向尿素催化水解装置中输入短路一次风，热一次风和短路一次风均可以对NH3混合气体进行稀释，从而有效控制NH3混合气体的浓度，使NH3浓度远离爆炸极限本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用余热的尿素催化水解制氨系统，其特征在于，包括：脱硝装置；尿素催化水解装置，与所述脱硝装置连通，用于向所述脱硝装置中输送NH

【技术特征摘要】
1.一种利用余热的尿素催化水解制氨系统，其特征在于，包括：脱硝装置；尿素催化水解装置，与所述脱硝装置连通，用于向所述脱硝装置中输送NH3；尿素溶液箱，通过尿素溶液管道与所述尿素催化水解装置连通，用于向所述尿素催化水解装置输送尿素溶液；尿素预热器，其进口通过所述尿素溶液管道与所述尿素溶液箱连通，其出口通过所述尿素溶液管道与所述尿素催化水解装置连通，且所述尿素预热器位于所述脱硝装置的出口烟道中，用于通过所述脱硝装置的出口烟气对尿素溶液进行预热；催化剂溶液箱，通过催化剂溶液管道与所述尿素催化水解装置连通；催化剂预热器，设置在所述催化剂溶液管道中，且与所述尿素催化水解装置的贫尿素溶液出料管连通，用于通过所述尿素催化水解装置排出的热的贫尿素溶液对催化剂溶液进行预热；空气预热器，与所述脱硝装置的出口烟道连通；至少一个热一次风喷射管道，设置在所述尿素催化水解装置的底部，与所述空气预热器连通，所述热一次风喷射管道上设有多个出风口。2.如权利要求1所述的利用余热的尿素催化水解制氨系统，其特征在于：所述热一次风喷射管道上的出风口设有两排，两排所述出风口位于所述热一次风喷射管道的进风方向的两侧，交错排列，且两排所述出风口位于同一高度，所述热一次风喷射管道的进风方向为所述热一次风喷射管道的进风端指向另一端的方向；和/或；每排所述出风口均沿着所述热一次风喷射管道的进风方向均匀布置，所述热一次风喷射管道的进风方向为所述热一次风喷射管道的进风端指向另一端的方向；和/或；所述出风口为锥形出风口，且所述锥形出风口的小口径端靠近所述尿素催化水解装置的底部；和/或；所述热一次风喷射管道的数目为多个，且多个所述热一次风喷射管道均匀铺设在所述尿素催化水解装置的底部。3.如权利要求1所述的利用余热的尿素催化水解制氨系统，其特征在于：所述尿素催化水解装置中设有一液位挡板，所述液位挡板与所述尿素催化水解装置的顶部之间具有间距；和/或；所述尿素催化水解装置与所述脱硝装置之间的连通管道上设有电伴热系统；和/或；所述尿素溶液管道上设有电伴热...

【专利技术属性】
技术研发人员：张朦，陈天光，何永胜，陈泽民，方巧，任世忠，
申请(专利权)人：上海龙净环保科技工程有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31