一种尿素直喷热解制氨系统及方法
一种尿素直喷热解制氨系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于化工领域，涉及一种用于锅炉尾气脱硝系统的制氨系统和方法，尤其涉及一种尿素直喷热解制氨系统及方法。
【背景技术】
[0002]目前，脱硝工艺以SCR(选择性催化还原法)脱硝为主，SCR脱硝还原剂一般为尿素与液氨两种。其中，液氨属有毒、易燃、易爆品，主要应用于位置处于较偏僻、且液氨运输不受限制的工厂。尿素无毒，并且属非易燃易爆品，购买容易，使用广泛，主要应用于对安全要求较高的工厂。目前，采用尿素作为脱硝还原剂的工艺中，以尿素热解及尿素水解技术为主，即将尿素溶液在受热状态下分解出氨气，将分解出的氨气作为脱硝还原剂。
[0003]目前的尿素热解工艺技术中，需要对为尿素溶液热解的空气进行加热，而此种加热也通常为电加热，根据计算，每分解I公斤尿素，大约耗电4.5kw.ho按照1X300MW机组平均NOx为400mg/Nm3估算，还原剂尿素的小时耗量约200公斤，热解电耗约900kw.h，能耗巨大。例如，中国专利201420413253.7公开了一种用于烟气脱硝的尿素热解供风系统，包括空气预热器、加热器、热解炉以及供风管路，冷一次风管路连接两支路，一支路依次连接空气预热器和加热器，另一支路通过助燃风管路直接连接加热器，经空气预热器预热的热一次风和助燃风管路输出的冷一次风在加热器进一步加热后通入热解炉。其缺点便是加热器耗电多，使用成本高。
[0004]尿素水解工艺原理主要是尿素溶液在高温高压下发生分解反应，一般是将尿素溶液输入至水解反应器(类似于换热器)，在反应器中通过蒸汽盘管对尿素溶液进行加热，一般加热至180度左右，尿素溶液发生分解释放出氨气和二氧化碳。此种工艺的能耗主要是蒸汽能耗，消耗的蒸汽能耗折合到电能大约每分解I公斤尿素耗电1.8kw.ho例如，中国专利201320145979.2公开了一种用于烟气脱硝的电加热尿素水解制氨反应器，包括反应器本体(I)，所述反应器本体⑴外壁上设置有产品气出口管(18)和尿素溶液入口(12)，还包括电加热控制器⑵和设置在反应器本体⑴内部的一个或多个电加热管(3)，所述电加热控制器(2)通过电缆与电加热管(3)相连。其缺点便是电加热管用电量大，能耗大。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种节能的尿素直喷热解制氨系统及方法。
[0006]本发明解决问题的技术方案是:一种尿素直喷热解制氨系统，包括顺次相连的尿素储存装置、尿素溶液制备装置、尿素溶液储存装置、尿素溶液循环装置、计量和分配装置、喷枪和锅炉，所述喷枪安装在锅炉的尾部的受热面区域。
[0007]进一步地，所述尿素溶液制备装置包括尿素溶解罐和尿素溶液混合泵，所述尿素溶解罐的入口与尿素储存装置的出口相连，所述尿素溶解罐的出口与尿素溶液混合泵的入口相连，所述尿素溶液混合泵的出口分别与尿素溶液储存装置的入口、尿素溶解罐的入口相连。
[0008]进一步地，所述尿素溶液循环装置的出口还通过背压阀与尿素溶液储存装置相连。
[0009]进一步地，所述喷枪的喷嘴为雾化喷嘴，所述喷嘴位于锅炉的内部。
[0010]进一步地，所述喷枪的数目为若干个。
[0011]进一步地，所述锅炉内设有互相连接的温度传感器和温控器，所述温控器控制喷枪所处位置的温度在600°c以上。
[0012]一种尿素直喷热解制氨方法，包括如下步骤:
[0013]步骤1:将尿素从尿素储存装置定量输入到尿素溶液制备装置；
[0014]步骤2:将制备好的尿素溶液输入到尿素溶液储存装置；
[0015]步骤3:尿素溶液经由尿素溶液循环装置、计量和分配装置后进入喷枪；
[0016]步骤4:尿素溶液经雾化喷嘴直接喷入锅炉内部，雾化后的尿素溶液在高温烟气中分解，生成氨气。
[0017]本发明的有益效果为:
[0018]1.本发明所述系统及方法，无需外部加热设施，克服了现有技术中电加热器耗电多的问题，显著降低了能耗，节约了成本；
[0019]2.本发明所述系统及方法简单可靠，运行稳定。
[0020]3.本发明所述系统结构紧凑，安装操作方便。
【附图说明】
[0021]图1是本发明所述尿素直喷热解制氨系统的结构示意图。
[0022]图中:1_尿素储存装置；2_尿素溶液制备装置，21-尿素溶解罐，22-尿素溶液混合泵；3_尿素溶液储存装置；4_尿素溶液循环装置；5_背压阀；6_计量和分配装置；7_喷枪；8_锅炉。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。
[0024]如图1所示，一种尿素直喷热解制氨系统，包括顺次相连的尿素储存装置1、尿素溶液制备装置2、尿素溶液储存装置3、尿素溶液循环装置4、计量和分配装置6、喷枪7和锅炉8，所述喷枪7安装在锅炉8的尾部的受热面区域。
[0025]所述尿素溶液制备装置2包括尿素溶解罐21和尿素溶液混合泵22，所述尿素溶解罐21的入口与尿素储存装置I的出口相连，所述尿素溶解罐21的出口与尿素溶液混合泵22的入口相连，所述尿素溶液混合泵22的出口分别与尿素溶液储存装置3的入口、尿素溶解罐21的入口相连。
[0026]所述尿素溶液循环装置4的出口还通过背压阀5与尿素溶液储存装置3相连。
[0027]所述喷枪7的喷嘴为雾化喷嘴，所述喷嘴位于锅炉8的内部。
[0028]所述喷枪7的数目为若干个。
[0029]所述锅炉8内设有互相连接的温度传感器和温控器，所述温控器控制喷枪7所处位置的温度在600°C以上。
[0030]一种尿素直喷热解制氨方法，包括如下步骤:
[0031]步骤1:将尿素从尿素储存装置I定量输入到尿素溶液制备装置2 ;
[0032]步骤2:将制备好的尿素溶液输入到尿素溶液储存装置3 ;
[0033]步骤3:尿素溶液经由尿素溶液循环装置4、计量和分配装置6后进入喷枪7 ;
[0034]步骤4:尿素溶液经雾化喷嘴直接喷入锅炉8内部，雾化后的尿素溶液在高温烟气中分解，生成氨气。
[0035]本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种尿素直喷热解制氨系统，其特征在于，包括顺次相连的尿素储存装置、尿素溶液制备装置、尿素溶液储存装置、尿素溶液循环装置、计量和分配装置、喷枪和锅炉，所述喷枪安装在锅炉的尾部的受热面区域。2.根据权利要求1所述的尿素直喷热解制氨系统，其特征在于，所述尿素溶液制备装置包括尿素溶解罐和尿素溶液混合泵，所述尿素溶解罐的入口与尿素储存装置的出口相连，所述尿素溶解罐的出口与尿素溶液混合泵的入口相连，所述尿素溶液混合泵的出口分别与尿素溶液储存装置的入口、尿素溶解罐的入口相连。3.根据权利要求1所述的尿素直喷热解制氨系统，其特征在于，所述尿素溶液循环装置的出口还通过背压阀与尿素溶液储存装置相连。4.根据权利要求1所述的尿素直喷热解制氨系统，其特征在于，所述喷枪的喷嘴为雾化喷嘴，所述喷嘴位于锅炉的内部。5.根据权利要求1所述的尿素直喷热解制氨系统，其特征在于，所述喷枪的数目为若干个。6.根据权利要求1所述的尿素直喷热解制氨系统，其特征在于，所述锅炉内设有互相连接的温度传感器和温控器。7.一种尿素直喷热解制氨方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤1:将尿素从尿素储存装置定量输入到尿素溶液制备装置； 步骤2:将制备好的尿素溶液输入到尿素溶液储存装置； 步骤3:尿素溶液经由尿素溶液循环装置、计量和分配装置后进入喷枪； 步骤4:尿素溶液经雾化喷嘴直接喷入锅炉内部，雾化后的尿素溶液在高温烟气中分解，生成氨气。
【专利摘要】本发明属于化工领域，尤其涉及一种尿素直喷热解制氨系统及方法，所述系统包括顺次相连的尿素储存装置、尿素溶液制备装置、尿素溶液储存装置、尿素溶液循环装置、计量和分配装置、喷枪和锅炉，所述喷枪安装在锅炉的尾部的受热面区域，所述喷枪的喷嘴为雾化喷嘴，所述喷嘴位于锅炉的内部；所述方法包括以下步骤：将尿素从尿素储存装置定量输入到尿素溶液制备装置；将制备好的尿素溶液输入到尿素溶液储存装置；尿素溶液经由尿素溶液循环装置、计量和分配装置后进入喷枪；尿素溶液经雾化喷嘴直接喷入锅炉内部，雾化后的尿素溶液在高温气体中分解，生成氨气。本发明无需外部加热设施，降低了能耗和成本，简单可靠，结构紧凑，操作方便。
【IPC分类】C01C1/08
【公开号】CN104891529
【申请号】CN201510353328
【发明人】赵云才, 王亮
【申请人】田鹏程
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月24日
【技术领域】
[0001]本发明属于化工领域，涉及一种用于锅炉尾气脱硝系统的制氨系统和方法，尤其涉及一种尿素直喷热解制氨系统及方法。
【背景技术】
[0002]目前，脱硝工艺以SCR(选择性催化还原法)脱硝为主，SCR脱硝还原剂一般为尿素与液氨两种。其中，液氨属有毒、易燃、易爆品，主要应用于位置处于较偏僻、且液氨运输不受限制的工厂。尿素无毒，并且属非易燃易爆品，购买容易，使用广泛，主要应用于对安全要求较高的工厂。目前，采用尿素作为脱硝还原剂的工艺中，以尿素热解及尿素水解技术为主，即将尿素溶液在受热状态下分解出氨气，将分解出的氨气作为脱硝还原剂。
[0003]目前的尿素热解工艺技术中，需要对为尿素溶液热解的空气进行加热，而此种加热也通常为电加热，根据计算，每分解I公斤尿素，大约耗电4.5kw.ho按照1X300MW机组平均NOx为400mg/Nm3估算，还原剂尿素的小时耗量约200公斤，热解电耗约900kw.h，能耗巨大。例如，中国专利201420413253.7公开了一种用于烟气脱硝的尿素热解供风系统，包括空气预热器、加热器、热解炉以及供风管路，冷一次风管路连接两支路，一支路依次连接空气预热器和加热器，另一支路通过助燃风管路直接连接加热器，经空气预热器预热的热一次风和助燃风管路输出的冷一次风在加热器进一步加热后通入热解炉。其缺点便是加热器耗电多，使用成本高。
[0004]尿素水解工艺原理主要是尿素溶液在高温高压下发生分解反应，一般是将尿素溶液输入至水解反应器(类似于换热器)，在反应器中通过蒸汽盘管对尿素溶液进行加热，一般加热至180度左右，尿素溶液发生分解释放出氨气和二氧化碳。此种工艺的能耗主要是蒸汽能耗，消耗的蒸汽能耗折合到电能大约每分解I公斤尿素耗电1.8kw.ho例如，中国专利201320145979.2公开了一种用于烟气脱硝的电加热尿素水解制氨反应器，包括反应器本体(I)，所述反应器本体⑴外壁上设置有产品气出口管(18)和尿素溶液入口(12)，还包括电加热控制器⑵和设置在反应器本体⑴内部的一个或多个电加热管(3)，所述电加热控制器(2)通过电缆与电加热管(3)相连。其缺点便是电加热管用电量大，能耗大。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种节能的尿素直喷热解制氨系统及方法。
[0006]本发明解决问题的技术方案是:一种尿素直喷热解制氨系统，包括顺次相连的尿素储存装置、尿素溶液制备装置、尿素溶液储存装置、尿素溶液循环装置、计量和分配装置、喷枪和锅炉，所述喷枪安装在锅炉的尾部的受热面区域。
[0007]进一步地，所述尿素溶液制备装置包括尿素溶解罐和尿素溶液混合泵，所述尿素溶解罐的入口与尿素储存装置的出口相连，所述尿素溶解罐的出口与尿素溶液混合泵的入口相连，所述尿素溶液混合泵的出口分别与尿素溶液储存装置的入口、尿素溶解罐的入口相连。
[0008]进一步地，所述尿素溶液循环装置的出口还通过背压阀与尿素溶液储存装置相连。
[0009]进一步地，所述喷枪的喷嘴为雾化喷嘴，所述喷嘴位于锅炉的内部。
[0010]进一步地，所述喷枪的数目为若干个。
[0011]进一步地，所述锅炉内设有互相连接的温度传感器和温控器，所述温控器控制喷枪所处位置的温度在600°c以上。
[0012]一种尿素直喷热解制氨方法，包括如下步骤:
[0013]步骤1:将尿素从尿素储存装置定量输入到尿素溶液制备装置；
[0014]步骤2:将制备好的尿素溶液输入到尿素溶液储存装置；
[0015]步骤3:尿素溶液经由尿素溶液循环装置、计量和分配装置后进入喷枪；
[0016]步骤4:尿素溶液经雾化喷嘴直接喷入锅炉内部，雾化后的尿素溶液在高温烟气中分解，生成氨气。
[0017]本发明的有益效果为:
[0018]1.本发明所述系统及方法，无需外部加热设施，克服了现有技术中电加热器耗电多的问题，显著降低了能耗，节约了成本；
[0019]2.本发明所述系统及方法简单可靠，运行稳定。
[0020]3.本发明所述系统结构紧凑，安装操作方便。
【附图说明】
[0021]图1是本发明所述尿素直喷热解制氨系统的结构示意图。
[0022]图中:1_尿素储存装置；2_尿素溶液制备装置，21-尿素溶解罐，22-尿素溶液混合泵；3_尿素溶液储存装置；4_尿素溶液循环装置；5_背压阀；6_计量和分配装置；7_喷枪；8_锅炉。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。
[0024]如图1所示，一种尿素直喷热解制氨系统，包括顺次相连的尿素储存装置1、尿素溶液制备装置2、尿素溶液储存装置3、尿素溶液循环装置4、计量和分配装置6、喷枪7和锅炉8，所述喷枪7安装在锅炉8的尾部的受热面区域。
[0025]所述尿素溶液制备装置2包括尿素溶解罐21和尿素溶液混合泵22，所述尿素溶解罐21的入口与尿素储存装置I的出口相连，所述尿素溶解罐21的出口与尿素溶液混合泵22的入口相连，所述尿素溶液混合泵22的出口分别与尿素溶液储存装置3的入口、尿素溶解罐21的入口相连。
[0026]所述尿素溶液循环装置4的出口还通过背压阀5与尿素溶液储存装置3相连。
[0027]所述喷枪7的喷嘴为雾化喷嘴，所述喷嘴位于锅炉8的内部。
[0028]所述喷枪7的数目为若干个。
[0029]所述锅炉8内设有互相连接的温度传感器和温控器，所述温控器控制喷枪7所处位置的温度在600°C以上。
[0030]一种尿素直喷热解制氨方法，包括如下步骤:
[0031]步骤1:将尿素从尿素储存装置I定量输入到尿素溶液制备装置2 ;
[0032]步骤2:将制备好的尿素溶液输入到尿素溶液储存装置3 ;
[0033]步骤3:尿素溶液经由尿素溶液循环装置4、计量和分配装置6后进入喷枪7 ;
[0034]步骤4:尿素溶液经雾化喷嘴直接喷入锅炉8内部，雾化后的尿素溶液在高温烟气中分解，生成氨气。
[0035]本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种尿素直喷热解制氨系统，其特征在于，包括顺次相连的尿素储存装置、尿素溶液制备装置、尿素溶液储存装置、尿素溶液循环装置、计量和分配装置、喷枪和锅炉，所述喷枪安装在锅炉的尾部的受热面区域。2.根据权利要求1所述的尿素直喷热解制氨系统，其特征在于，所述尿素溶液制备装置包括尿素溶解罐和尿素溶液混合泵，所述尿素溶解罐的入口与尿素储存装置的出口相连，所述尿素溶解罐的出口与尿素溶液混合泵的入口相连，所述尿素溶液混合泵的出口分别与尿素溶液储存装置的入口、尿素溶解罐的入口相连。3.根据权利要求1所述的尿素直喷热解制氨系统，其特征在于，所述尿素溶液循环装置的出口还通过背压阀与尿素溶液储存装置相连。4.根据权利要求1所述的尿素直喷热解制氨系统，其特征在于，所述喷枪的喷嘴为雾化喷嘴，所述喷嘴位于锅炉的内部。5.根据权利要求1所述的尿素直喷热解制氨系统，其特征在于，所述喷枪的数目为若干个。6.根据权利要求1所述的尿素直喷热解制氨系统，其特征在于，所述锅炉内设有互相连接的温度传感器和温控器。7.一种尿素直喷热解制氨方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤1:将尿素从尿素储存装置定量输入到尿素溶液制备装置； 步骤2:将制备好的尿素溶液输入到尿素溶液储存装置； 步骤3:尿素溶液经由尿素溶液循环装置、计量和分配装置后进入喷枪； 步骤4:尿素溶液经雾化喷嘴直接喷入锅炉内部，雾化后的尿素溶液在高温烟气中分解，生成氨气。
【专利摘要】本发明属于化工领域，尤其涉及一种尿素直喷热解制氨系统及方法，所述系统包括顺次相连的尿素储存装置、尿素溶液制备装置、尿素溶液储存装置、尿素溶液循环装置、计量和分配装置、喷枪和锅炉，所述喷枪安装在锅炉的尾部的受热面区域，所述喷枪的喷嘴为雾化喷嘴，所述喷嘴位于锅炉的内部；所述方法包括以下步骤：将尿素从尿素储存装置定量输入到尿素溶液制备装置；将制备好的尿素溶液输入到尿素溶液储存装置；尿素溶液经由尿素溶液循环装置、计量和分配装置后进入喷枪；尿素溶液经雾化喷嘴直接喷入锅炉内部，雾化后的尿素溶液在高温气体中分解，生成氨气。本发明无需外部加热设施，降低了能耗和成本，简单可靠，结构紧凑，操作方便。
【IPC分类】C01C1/08
【公开号】CN104891529
【申请号】CN201510353328
【发明人】赵云才, 王亮
【申请人】田鹏程
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月24日
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