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一种采用尿素催化水解制氨的SCR脱硝系统

2021-01-19 02:18:15

一种采用尿素催化水解制氨的SCR脱硝系统

  技术领域

  本实用新型涉及氨气生产设备技术领域,具体为一种采用尿素催化水解制氨的SCR脱硝系统。

  背景技术

  传统的SCR脱硝系统采用液氨、氨水或者尿素作还原剂。其中,采用尿素作还原剂的根本仍是氨气,尿素水溶液在一定条件下发生分解,生成二氧化碳、水蒸气和氨气。尿素制取氨气工艺目前主要包括直接热解、电加热热解,其中直接热解效率在40~80%,比较依赖外部条件且分解效率不稳定;电加热热解热解效率可达80%~95%左右,运行费用高。综上,现有SCR脱硝系统所采用的尿素热解工艺存在效率低、物料浪费、运行费用高等问题,且根据国家环保政策要求,SCR是脱硝的主流工艺,需进一步优化和改进。

  实用新型内容

  本实用新型提供了一种采用尿素催化水解制氨的SCR脱硝系统,以解决现有技术不足。

  本实用新型为实现上述目的,通过以下技术方案实现:包括尿素溶解罐,尿素溶解罐的一侧设有尿素溶液储罐,尿素溶解罐和尿素溶液储罐均设置搅拌器,尿素溶液储罐与尿素溶解罐之间通过输送管连通,尿素溶液储罐一侧的下方设有尿素水解器,尿素水解器与尿素溶液储罐通过连接管连通,尿素水解器的一侧设有烟道,尿素水解器与烟道通过L型管连通,烟道的一侧设有SCR反应器,烟道与SCR反应器通过L型的支管连通,SCR反应器的下端固定安装出气管,出气管与SCR反应器内部相通,SCR反应器的一侧设有空气压缩机,空气压缩机与SCR反应器能够管道连通,烟道的下方固定连接进烟管,进烟管与烟道内部相通,尿素水解器由水解器壳体、蒸汽加热管束、右端腔体、蒸汽进口管和冷凝水出口管,蒸汽加热管束固定安装在水解器壳体内部,右端腔体固定安装在水解器壳体的右端并与水解器壳体内部相通,蒸汽进口管固定安装在右端腔体的上方,冷凝水出口管固定安装在右端腔体的下方,蒸汽进口管和冷凝水出口管均与蒸汽加热管束连通,尿素水解器底面的中部固定安装出水管,出水管与尿素水解器内部相通。

  如上所述的一种采用尿素催化水解制氨的SCR脱硝系统,所述的输送管由第一输送管、第二输送管、第一输送泵和第二输送泵组成,第一输送管的下端与尿素溶解罐的下端连通,第一输送管的上端与尿素溶液储罐的上端连通,第一输送管的下端固定安装第一输送泵,第二输送管的下端与尿素溶解罐的下端连通,第二输送管的上端与尿素溶液储罐的上端连通,第二输送管的下端固定安装第二输送泵,第一输送泵与第二输送管内部相通。

  如上所述的一种采用尿素催化水解制氨的SCR脱硝系统,所述的蒸汽加热管束的横截面布置为椭圆形,椭圆形的长轴与水平面平行,布置为椭圆形即最中间的一至二排蒸汽加热管数量最多,自最中间起,向上和向下均匀递减蒸汽加热管的数量,形成横截面为椭圆形的蒸汽加热管束。

  如上所述的一种采用尿素催化水解制氨的SCR脱硝系统,其特征在于:所述的冷凝水出口管的下端和出水管的下端均与与集水池连通。

  如上所述的一种采用尿素催化水解制氨的SCR脱硝系统,其特征在于:所述的连接管由第一连接管、第二连接管、第一尿素溶液分配泵和第二尿素溶液分配泵组成,第一连接管、第二连接管的一端均与尿素溶液储罐的连通,第一连接管的另一端与第二连接管连通,第一连接管的一端固定安装第一尿素溶液分配泵,第二连接管的一端固定安装第二尿素溶液分配泵,第一连接管的另一端设有流量计,流量计固定安装在第二连接管上,第二连接管的另一端与尿素水解器连通。

  如上所述的一种采用尿素催化水解制氨的SCR脱硝系统,其特征在于:所述的SCR反应器内部的上方固定安装整流格栅,整流格栅的下方设有多层的催化剂,催化剂固定安装在SCR反应器的内壁上,每两层催化剂之间均设置管道。

  本实用新型的优点在于:本实用新型在传统工艺的基础上结合尿素催化水解工艺,研发出一种采用尿素水解制氨的SCR脱硝系统,并将尿素水解进行模块化设计与供货,简化布置与投资,尿素水解反应温度130-135℃,反应压力0.35-0.55MPa,尿素水解效率达到99%以上,水解响应速度快,尿素分解部分的能耗约为热解的一半,对发电机组来说,采用尿素水解制氨可以节省运行成本约0.5万元/MW/年。

  附图说明

  图1为本实用新型的结构示意图。

  附图标记:1-尿素溶解罐、2-尿素溶液储罐、3-输送管、4-尿素水解器、5-连接管、6-烟道、7-L型管、8-SCR反应器、9-支管、10-出气管、11-空气压缩机、12-管道、13-进烟管、14-水解器壳体、15-蒸汽加热管束、16-蒸汽进口管、17-冷凝水出口管、18-右端腔体、19-搅拌器、20-出水管、3-1-第一输送管、3-2-第二输送管、3-3-第一输送泵、3-4-第二输送泵、5-1-第一连接管、5-2-第二连接管、5-3-第一尿素溶液分配泵、5-4-第二尿素溶液分配泵、5-5-流量计、8-1-整流格栅、8-2-催化剂。

  具体实施方式

  如图1所示,本实施例具体公开的一种采用尿素催化水解制氨的SCR脱硝系统,包括尿素溶解罐1,尿素溶解罐1的一侧设有尿素溶液储罐2,尿素溶解罐1和尿素溶液储罐2均设置搅拌器19,尿素溶液储罐2与尿素溶解罐1之间通过输送管3连通,尿素溶液储罐2一侧的下方设有尿素水解器4,尿素水解器4与尿素溶液储罐2通过连接管5连通,尿素水解器4的一侧设有烟道6,尿素水解器4与烟道6通过L型管7连通,烟道6的一侧设有SCR反应器8,烟道6与SCR反应器8通过L型的支管9连通,SCR反应器8的下端固定安装出气管10,出气管10与SCR反应器8内部相通,SCR反应器8的一侧设有空气压缩机11,空气压缩机11与SCR反应器8能够管道12连通,烟道6的下方固定连接进烟管13,进烟管13与烟道6内部相通,尿素水解器4由水解器壳体14、蒸汽加热管束15、右端腔体18、蒸汽进口管16和冷凝水出口管17,蒸汽加热管束15固定安装在水解器壳体14内部,右端腔体18固定安装在水解器壳体14的右端并与水解器壳体14内部相通,蒸汽进口管16固定安装在右端腔体18的上方,冷凝水出口管17固定安装在右端腔体18的下方,蒸汽进口管16和冷凝水出口管17均与蒸汽加热管束15连通,尿素水解器4底面的中部固定安装出水管20,出水管20与尿素水解器4内部相通。本实用新型在传统工艺的基础上结合尿素催化水解工艺,研发出一种采用尿素水解制氨的SCR脱硝系统,并将尿素水解进行模块化设计与供货,简化布置与投资,尿素水解反应温度130-135℃,反应压力0.35-0.55MPa,尿素水解效率达到99%以上,水解响应速度快,尿素分解部分的能耗约为热解的一半,对发电机组来说,采用尿素水解制氨可以节省运行成本约0.5万元/MW/年。因此,本专利研发的采用尿素制氨的SCR脱硝系统具有节省运行成本、降低安全隐患、简化系统和缩短工期的优点等。当使用本装置时,在尿素溶解罐1内添加溶液,通过搅拌器19对其进行搅拌均匀,通过输送管3上的动力装置工作,能够将尿素溶解罐1内的溶液通过输送管3输送到尿素溶液储罐2内进行存储,当需要尿素溶液时,尿素溶液储罐2内的搅拌器19工作,能够将尿素溶液储罐2内的溶液搅拌均匀,同时连接管5上的动力装置工作,能够将尿素溶液储罐2内的溶液通过连接管5输送到尿素水解器4内,蒸汽通过蒸汽进口管16进入到蒸汽加热管束15内,尿素水解器4内的尿素溶液高温水蒸气作用下发生水解反应,生成的氨气和水经过气液分离器上升,尿素水解器4产生的氨气通过L型管7进入到烟道6内,同时进烟管13内的烟气进入到烟道6内,L型管7一端的止回阀能够防止烟气进入水解系统,从支管9流出的氨气与汽车尾气混合成为混合气体并流入到SCR反应器8内,混合气体流过SCR反应器8,在催化剂的作用下,发生净化反应,从而生成无污染的烟气并通过出气管10流出。

  具体而言,本实施例所述的输送管3由第一输送管3-1、第二输送管3-2、第一输送泵3-3和第二输送泵3-4组成,第一输送管3-1的下端与尿素溶解罐1的下端连通,第一输送管3-1的上端与尿素溶液储罐2的上端连通,第一输送管3-1的下端固定安装第一输送泵3-3,第二输送管3-2的下端与尿素溶解罐1的下端连通,第二输送管3-2的上端与尿素溶液储罐2的上端连通,第二输送管3-2的下端固定安装第二输送泵3-4,第一输送泵3-3与第二输送管3-2内部相通。当使用本装置时,尿素溶解罐1内的溶液通过第一输送泵3-3和第二输送泵3-4工作分别输送到第一输送管3-1和第二输送管3-2内,第一输送管3-1进入到第二输送管3-2内,第二输送管3-2内溶液最终流到尿素溶液储罐2内,通过两根输送管能够加快溶液的流动,提高工作效率,节省工作时间。

  具体的,本实施例所述的蒸汽加热管束15的横截面布置为椭圆形,椭圆形的长轴与水平面平行,布置为椭圆形即最中间的一至二排蒸汽加热管数量最多,自最中间起,向上和向下均匀递减蒸汽加热管的数量,形成横截面为椭圆形的蒸汽加热管束15。通过对蒸汽加热管束15的排布方式进行优化,将蒸汽加热管束15的横截面设置为长轴与水平面平行的椭圆形,这样排布蒸汽加热管束15使得尿素水解器4内部的空间利用率更高,也更加合理,既满足水解反应传热需要,同时能够尽量保持尿素水解器4内部产品气的足够缓冲空间,并且能够保证尿素溶液较好的流动性,消除液面顶部局部沸腾,提高尿素水解器4连续稳定的制氨能力。

  进一步的,本实施例所述的冷凝水出口管17的下端和出水管20的下端均与与集水池连通。冷凝水通过冷凝水出口管17流到集水池内,尿素水解器4内的水通过出水管20流到集水池内,以便于下次使用,能够节约用水。

  更进一步的,本实施例所述的连接管5由第一连接管5-1、第二连接管5-2、第一尿素溶液分配泵5-3和第二尿素溶液分配泵5-4组成,第一连接管5-1、第二连接管5-2的一端均与尿素溶液储罐2的连通,第一连接管5-1的另一端与第二连接管5-2连通,第一连接管5-1的一端固定安装第一尿素溶液分配泵5-3,第二连接管5-2的一端固定安装第二尿素溶液分配泵5-4,第一连接管5-1的另一端设有流量计5-5,流量计5-5固定安装在第二连接管5-2上,第二连接管5-2的另一端与尿素水解器4连通。当使用本装置时,尿素溶液储罐2内的溶液能够通过第一尿素溶液分配泵5-3和第二尿素溶液分配泵5-4分别分配到第一连接管5-1和第二连接管5-2内,第一连接管5-1内的溶液最终流到第二连接管5-2内,并通过流量计5-5进行检测,检测后的溶液流到尿素水解器4内。

  更进一步的,本实施例所述的SCR反应器8内部的上方固定安装整流格栅8-1,整流格栅8-1的下方设有多层的催化剂8-2,催化剂8-2固定安装在SCR反应器8的内壁上,每两层催化剂8-2之间均设置管道12。当使用本装置时,通过整流格栅8-1和多层的催化剂8-2能够对烟气进行净化,通过每两层催化剂8-2之间均设置管道12,能够内部提供氧气,并快速对烟气进行净化,形成溶解氧,使得SCR反应器8内表面形成一层钝化膜,从而有效减缓氨基甲酸胺对设备的腐蚀,提高了SCR反应器8的使用寿命,降低了生产成本。

  以上结合附图对本实用新型的具体实施方式作了说明,但这些说明不能被理解为限制了本实用新型的范围,本实用新型未详尽描述的技术内容均为公知技术。

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