一种火电厂烟气脱硝用尿素水解制氨装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种火电厂烟气脱硝用尿素水解制氨装置和方法，利用釜式反应器将40

【技术实现步骤摘要】
一种火电厂烟气脱硝用尿素水解制氨装置和方法


[0001]本专利技术涉及火电厂烟气脱硝技术，具体为一种火电厂烟气脱硝用尿素水解制氨装置和方法。

技术介绍

[0002]在火电厂SCR脱硝系统中，还原剂是最大的消耗品，其消耗成本直接影响到脱硝系统的整体经济指标。脱硝还原剂的制备可采用液氨法和尿素法，其中液氨法工艺系统简单，投资、运行成本较低，在目前的工程中已广泛应用，但缺点是对系统的安全性要求较高。根据《危险化学品重大危险源辨识标准》(GB18218—2009)，液氨储量超过10吨即视为重大危险源，并且液氨具有腐蚀性且容易挥发，运输过程存在很大风险。尿素相对于液氨、氨水具有较高的安全性，易于运输和储存，在某些特殊地区及距离城市、居民区较近的燃煤电厂中，尿素制氨已成为制备SCR脱硝还原剂的推荐工艺。
[0003]尿素分解法制备脱硝还原剂，分为尿素热解法和尿素水解法。尿素分解法制备脱硝还原剂，分为尿素热解法和尿素水解法。目前尿素热解法和尿素水解法的初投资相当，但水解法采用低品质的蒸汽作为加热热源，运行成本大大低于采用电加热的尿素热解法。尿素水解法已在大、中型合成氨
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尿素厂得到普遍应用，主要用于回收工艺废液中的尿素；而火电厂烟气脱硝尿素水解装置是为了更方便、经济地制备脱硝需要的氨气，与传统的化工行业尿素水解技术相比，其反应机理和工艺设计均具有显著的差别。
[0004]尿素水解制氨工艺是尿素溶液在压力釜中发生水解，生成氨气、二氧化碳、水。尿素水解有AOD和U2A两种工艺。AOD法起始于1996～1997年，是将浓度约5％～10％的尿素溶液被输送到水解器内，高温饱和蒸汽直接从底部喷入水解器内的溶液里，尿素溶液被加热分解成氨气与二氧化碳，水解器内形成气液两相平衡体系，平衡体系的压力约为1.9MPa，温度约为190℃。U2A水解法尿素制氨系统与AOD法的不同点在于：加热蒸汽通过盘管的方式进入水解器，加热蒸汽不与尿素溶液混合，通过盘管回流，需要增加1个冷凝水回收装置，水解器内的气液两相平衡体系的压力约为1.4～2.1MPa，温度约150℃。U2A技术水解后的产物为氨气、二氧化碳、水的混合蒸汽，经除雾器除掉携带的水滴后，通过自身压力送往氨气稀释系统，加入空气后稀释成浓度约5％的氨气，送往喷氨系统。与液氨或氨水系统不同的是，稀释空气需要加热到175℃以上，以避免氨气在低温下逆向反应，生成氨基甲酸盐。
[0005]现有尿素水解制氨工艺在运行过程中存在一些问题，例如：尿素溶液低温结晶导致输送管道堵塞；尿素溶液受热会产生固体沉积物，这种沉积物主要是由凝结的尿素和分解副产物缩二脲组成，造成尿素水解系统堵塞；尿素在水解过程中会产生一些酸性物质(如氨基甲酸铵等)，破坏不锈钢表面的氧化薄膜，使管道的腐蚀速度加快；水解反应速率较慢，反应器体积偏大，变负荷响应时间难以满足锅炉脱硝需求。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种采用固体催化剂和反应液再循环单
元的尿素水解制氨装置，具有体积小、安全性高、运行成本低和反应速率快的特点。
[0007]本专利技术是通过以下技术方案来实现：
[0008]一种火电厂烟气脱硝用尿素水解制氨装置，包括电站锅炉1，电站锅炉1通过高温蒸汽输送管道2与水解反应器15蒸汽输入端口连接，水解反应器15的疏水输出端口通过疏水管道3与尿素溶解罐6中的盘管输入端口相连，尿素溶解罐6中的盘管输出端口接入电站锅炉1中的蒸汽管道，将疏水送入电站锅炉1中加热成高温蒸汽；尿素储仓5的出口与尿素溶解罐6的入口相连，将尿素颗粒送入尿素溶解罐6中；除盐水箱7通过给水泵8和除盐水管道9与尿素溶解罐6的除盐水入口相连，将除盐水送入尿素溶解罐6中，除盐水箱7的另一路出口与催化剂储罐24相连；尿素溶解罐6的出口连接尿素循环泵10的入口，尿素循环泵10的出口连接尿素溶液储罐11的入口，尿素溶液储罐11的出口通过给料泵12接入混合器13中；催化剂颗粒23送入催化剂储罐24中，与除盐水混合后通过出口送至混合箱13中；混合箱13的出口通过混合溶液管道14与水解反应器15的尿素溶液入口相连，将混合溶液送入水解反应器15中；水解反应器15的氨气出口通过氨气管道16与氨气混合器18的一个入口相连，氨气混合器18的另一个入口与热风机17相连，氨气混合器18的出口连接至电站锅炉1尾部烟道中的氨喷口19，氨喷口19位于SCR反应器20的上游；水解反应器15上的排污口分为两路，一路送至废水管道21，另一路与循环泵22连接，将水解反应器15中的反应液送入混合器13中。
[0009]送入催化剂储罐24中的催化剂为50wt.％的FeAl粉和50wt.％的Al2O3混合固体粉末。
[0010]所述水解反应器15的蒸汽输入端口通过盘管与疏水输出端口连接。
[0011]所述水解反应器15为一种釜式反应器，液体滞留量大，保证温度和浓度的均匀分布；釜式反应器上部气相空间可储存部分氨气，起到了缓冲罐的作用，能够保证氨气输送压力的稳定。
[0012]所述的一种火电厂烟气脱硝用尿素水解制氨装置的制氨方法，包括如下步骤：
[0013]1)袋装尿素由汽车运输到电厂，放置在尿素储仓5中，破袋后由斗提机送到尿素溶解罐6中；除盐水箱7中的除盐水经软化后通过给水泵8和除盐水管道9一路送入尿素溶解罐6中，另一路送入催化剂储罐24中；在尿素溶解罐6中，用除盐水9将尿素颗粒溶解成40～60％质量浓度的尿素溶液，经尿素循环泵10送入尿素溶液储罐11中储存，投运后根据负荷需求通过给料泵12送入混合器13；当装置停运时，尿素溶液储罐11中的尿素溶液通过尿素循环泵10送回尿素溶解罐6；
[0014]2)由电站锅炉1中抽出的高温蒸汽减温降压后通过高温蒸汽输送管道2送入水解反应器15中，通过盘管与尿素溶液换热，不与尿素溶液混合；高温蒸汽冷凝放热后变为疏水通过疏水管道3排出，疏水送入尿素溶解罐6中的盘管中，放热用于尿素溶解，冷却后的疏水再回到电站锅炉1中加热形成循环；
[0015]3)通过催化剂管道23送入催化剂储罐24中的催化剂为50wt.％的FeAl粉和50wt.％的Al2O3混合固体粉末，在催化剂储罐24中与除盐水混合形成催化剂悬浊液，然后送入混合器13；尿素溶液和催化剂悬浊液在混合器13中混合形成混合溶液，然后由底部通入水解反应器15；水解反应器15运行期间，尿素溶液连续通入，催化剂悬浊液仅通入一次，催化剂悬浊液的量根据水解反应器的体积确定；
[0016]4)在催化剂作用下，尿素溶液发生水解反应生成氨气，反应方程式为CO(NH2)2(尿
素)+H2O
→
2NH3(氨)+CO2，该反应为吸热反应；水解反应器15中产生的氨气通过氨气管道16首先进入计量模块，然后与热风机17吹出的热风在氨气混合器18处稀释，氨气稀释到5
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10％的质量浓度，稀释后的氨气经管道送入氨喷口19，喷入电站锅炉尾部烟道与烟气混合，最后进入SCR反应器20，在催化剂的作用下将烟气中含有的氮本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种火电厂烟气脱硝用尿素水解制氨装置，其特征在于，包括电站锅炉(1)，电站锅炉(1)通过高温蒸汽输送管道(2)与水解反应器(15)蒸汽输入端口连接，水解反应器(15)的疏水输出端口通过疏水管道(3)与尿素溶解罐(6)中的盘管输入端口相连，尿素溶解罐(6)中的盘管输出端口接入电站锅炉(1)中的蒸汽管道，将疏水送入电站锅炉(1)中加热成高温蒸汽；尿素储仓(5)的出口与尿素溶解罐(6)的入口相连，将尿素颗粒送入尿素溶解罐(6)中；除盐水箱(7)通过给水泵(8)和除盐水管道(9)与尿素溶解罐(6)的除盐水入口相连，将除盐水送入尿素溶解罐(6)中，除盐水箱(7)的另一路出口与催化剂储罐(24)相连；尿素溶解罐(6)的出口连接尿素循环泵(10)的入口，尿素循环泵(10)的出口连接尿素溶液储罐(11)的入口，尿素溶液储罐(11)的出口通过给料泵(12)接入混合器(13)中；催化剂颗粒(23)送入催化剂储罐(24)中，与除盐水混合后通过出口送至混合箱(13)中；混合箱(13)的出口通过混合溶液管道(14)与水解反应器(15)的尿素溶液入口相连，将混合溶液送入水解反应器(15)中；水解反应器(15)的氨气出口通过氨气管道(16)与氨气混合器(18)的一个入口相连，氨气混合器(18)的另一个入口与热风机(17)相连，氨气混合器(18)的出口连接至电站锅炉(1)尾部烟道中的氨喷口(19)，氨喷口(19)位于SCR反应器(20)的上游；水解反应器(15)上的排污口分为两路，一路送至废水管道(21)，另一路与循环泵(22)连接，将水解反应器(15)中的反应液送入混合器(13)中。2.根据权利要求1所述的一种火电厂烟气脱硝用尿素水解制氨装置，其特征在于，送入催化剂储罐(24)中的催化剂为50wt.％的FeAl粉和50wt.％的Al2O3混合固体粉末。3.根据权利要求1所述的一种火电厂烟气脱硝用尿素水解制氨装置，其特征在于，所述水解反应器(15)的蒸汽输入端口通过盘管与疏水输出端口连接。4.根据权利要求1所述的一种火电厂烟气脱硝用尿素水解制氨装置，其特征在于，所述水解反应器(15)为一种釜式反应器，液体滞留量大，保证温度和浓度的均匀分布；釜式反应器上部气相空间可储存部分氨气，起到了缓冲罐的作用，能够保证氨气输送压力的稳定。5.权利要求1至4任一项所述的一种火电厂烟气脱硝用尿素水解制氨装置的制氨方法，其特征在于，包括如下步骤：1)尿素储仓(5)中的尿素由斗提机送到尿素溶解罐(6)中；除盐水箱(7)中的除盐水经软化后通过给水泵(8)和除盐水管道(9)一路送入尿素溶解罐(6)中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张向宇，陆续，张波，向小凤，徐宏杰，安振，贾林权，
申请(专利权)人：华能集团技术创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：