一种尿素固体干式热解制氨气的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种尿素固体干式热解制ＮＨ３的装置，包括尿素固体储罐、计量加料装置、热解炉、高温风机、电加热器及配备储能系统的光伏发电系统，其中，尿素固体储罐通过计量加料装置安装至热解炉；热解炉的底部依次连接流量计以及高温风机；热解炉内设有电加热器，配备储能系统的光伏发电系统与电加热器连接；热解炉出口与喷氨格栅相连。本实用新型专利技术省去了尿素溶解与溶液储存装置，占地面积小，运行费用低；热解能量由光伏发电系统提供，节能高效。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种尿素固体干式热解制氨气的装置，属于燃煤烟气中氮氧化物(NOX)处理装置领域。
技术介绍
在现有的对燃煤烟气进行脱除NOX的技术中，选择性催化还原法(SCR)是脱硝效率最高，发展最为成熟的脱硝技术。SCR技术中还原剂NH3的来源主要有三种：液氨、氨水和尿素。液氨和氨水属于危险品，在存储及运输过程中均有严格的法律法规要求。相对而言，尿素是无毒、无害的化学品，易于运输和保存，不需要特别的安全措施。尿素制取氨的方法主要采用热解法。尿素在温度高于150℃时不稳定，会分解成NH3和HNCO，而HNCO与水反应生成NH3和CO2，反应式如下：CO(NH2)2→NH3+HNCO       (1)HNCO+H2O→NH3+CO2        (2)现有的热解制氨工艺，主要采用40％～60％的尿素溶液，经过特殊的喷嘴雾化后喷入热解室，与经由稀释风机和电加热器输送过来的高温空气混合热解，生成NH3、H2O和CO2，分解产物与稀释空气混合均匀并喷入脱硝系统。现有装置存在的问题是：(1)尿素的溶解和溶液储存都需要配备相应装置以及辅助设备，而且需要额外消耗蒸汽，工艺复杂，占地面积大；(2)尿素溶液容易结晶，必须对所有相关的容器和管道进行伴热，将温度保持在相应结晶温度之上，而且尿素溶液存在一定的腐蚀性，对设备和管道的材质有较高要求；(3)热解过程中除了尿素分解耗能，溶液中水的蒸发也需要大量的能量，为满足这些能耗需求，高温空气温度一般控制在600℃以上，电加热器的材质需要耐高温的合金钢，成本大幅提高；(4)用于溶解尿素的水，有着严格的要求，必须是纯水(冷凝水，去盐水)；如不用纯水，必须使用相应添加剂稳定才行，因为不纯净的水会引起脱硝催化剂堵塞以及硫/金属毒害等，从而缩短催化剂寿命，提高还原剂消耗量，增加投资成本；而且生成的热解气含有多余的水汽，对脱硝效率有一定的抑制作用。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本技术的目的在于提供一种节能、高效的尿素固体干式热解制NH3的装置。为了实现上述技术问题，本技术采用如下的技术方案来实现的：一种尿素固体干式热解制NH3的装置，包括尿素固体储罐、计量加料装置、热解炉、高温风机、电加热器及配备储能系统的光伏发电系统，其中，尿素固体储罐通过计量加料装置安装至热解炉；热解炉的底部依次连接流量计以及高温风机；热解炉内设有电加热器，配备储能系统的光伏发电系统与电加热器连接；热解炉出口与喷氨格栅相连。-->本技术的有益效果是：(1)用于尿素固体干式热解制氨气工艺，省去了尿素溶解和溶液储存设备，结构简化，占地面积小；(2)管道少，避免尿素热解过程带来管道腐蚀问题；(3)加热的能量由配备储能系统的光伏发电系统提供，节能高效；附图说明图1是本技术尿素固体干式热解制NH3的装置示意图。附图1中主要标记的说明如下：1.尿素固体储罐，2.计量加料装置，3.热解炉，4.流量计，5.高温风机，6.配备储能系统的光伏发电系统，7.电加热器，8.喷氨格栅。具体实施方式下面结合附图对本技术进一步说明。图1是本技术尿素固体干式热解制NH3的装置示意图，参照图1所示，一种尿素固体干式热解制NH3的装置，包括尿素固体储罐1、计量加料装置2、热解炉3、高温风机5、电加热器7及配备储能系统的光伏发电系统6。其中，尿素固体储罐1通过计量加料装置2安装至热解炉3；热解炉的底部依次连接流量计4以及高温风机5；热解炉内设有电加热器7，配备储能系统的光伏发电系统6与电加热器7连接；热解炉出口与喷氨格栅8相连。所述热解炉3采用合金钢材制备，中部设有膨胀节，可降低钢材受热应力的影响。根据高温气体流量和停留时间，设计热解炉体积。尿素固体热解所需能量主要由高温气体提供，热解炉出口气体温度在300～400℃区间；如果检测到热解气低于300℃，电加热器与配备储能系统的光伏发电系统组成的加热系统补充供热，使尿素充分受热分解成气体，这样可有效去除气流中夹带的尿素固体，防止尿素固体沉积在SCR催化剂上，提高其纯度。实施例下面结合某50MW工程烟气脱硝项目对本技术作进一步描述：原始设计数据：该项目烟气量为211600Nm3/h，烟温320℃，水汽含量为9％，脱硝效率48％，氨逃逸率3ppm，尿素氮含量46％。(1)尿素固体储罐1中的尿素固体由计量加料装置2输送到热解炉3内。尿素的加料量根据脱硝机组负荷信号以及来自烟气NOx分析仪或者CEM系统的反馈实时控制。计算公式为：G=0.625K·Q·CNO×10-4ηkg/h,---(I)]]>其中K为NH3/NOx摩尔比；Q为烟气量，Nm3/h；CNO为烟气中实测NO体积含量，μL/L；η为尿素氮含量，％。实时测到NO的含量为200μL/L，则实时加入热解炉3的尿素量为29kg/h。(2)从省煤器出口引出总烟气量约0.3％的烟气作为高温气体，由高温风机5输送，流量计4计量后从热解炉3底部进入热解炉。高温气体在热解炉往上流动，对从热解炉下部喷入的尿素固体产生向上的作用力，尿素在气流中呈“沸腾”状态，气固两相充分混合。在热解炉下部区域，尿素固体约停留2秒，吸收高温气体热量，分解生成异氰酸和氨气，异-->氰酸与气体中的水汽进一步反应生成NH3和CO2。(3)电加热器7安装在热解炉3内，功率为40kw，由配备800kwh储能系统的60kw屋顶光伏发电系统供电。高温气体与尿素交换热量后，温度下降，沿着热解炉上升过程中吸收电加热器7提供的热量，气体温度升到350℃；整个热解过程为5～25秒。(4)从热解炉出口排出含3.4％氨浓度的热解气被导入脱硝反应器中的喷氨格栅，用于选择性催化还原燃煤烟气中的NOx。(5)实施例一与现有技术的工艺指标比较如下：  现有工艺  实施例一  稀释水耗量，kg/hr  24  0  蒸气耗量，T/d  16  0  热解电耗量，kw  130  40  占地面积，m2  400  300  设备造价，万  400  200-->本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种尿素固体干式热解制ＮＨ３的装置，其特征在于包括尿素固体储罐、计量加料装置、热解炉、高温风机、电加热器及配备储能系统的光伏发电系统，其中，尿素固体储罐通过计量加料装置安装至热解炉；热解炉的底部依次连接流量计以及高温风机；热解炉内设有电加热器，配备储能系统的光伏发电系统与电加热器连接；热解炉出口与喷氨格栅相连。

【技术特征摘要】
1.一种尿素固体干式热解制NH3的装置，其特征在于包括尿素固体储罐、计量加料装置、热解炉、高温风机、电加热器及配备储能系统的光伏发电系统，其中，尿素固体储罐通...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄丽娜，卢作基，徐晓亮，
申请(专利权)人：中环中国工程有限公司，
类型：实用新型
国别省市：84[]