一種scr脫硝用釜式尿素制氨系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種SCR脫硝用釜式尿素制備系統，包括尿素制氨釜和脫硝系統，所述脫硝系統和尿素制氨釜連通，還包括尿素儲倉、蒸汽供應系統、加熱裝置，所述尿素儲倉與尿素制氨釜連通，用于向尿素制氨釜輸送尿素顆粒，所述加熱裝置設于尿素制氨釜內，用于對尿素制氨釜內的尿素顆粒進行加熱，所述蒸汽供應系統與尿素制氨釜連通，用于向尿素制氨釜提供水分。通過上述技術方案，本發明的SCR脫硝用釜式尿素制氨系統，能夠在低溫低壓下將尿素制備成氨氣。流程簡單，安裝方便，占地小，轉化率高，控制精度高，能耗低，安全穩定。
【專利說明】
一種SCR脫硝用釜式尿素制氨系統
技術領域
[0001]本發明屬于燃煤電廠脫硝技術領域，尤其涉及一種SCR脫硝用釜式尿素制氨系統。
【背景技術】
[0002]隨著國家對環保標準的不斷提高和日趨嚴厲，特別是《火力發電廠大氣污染排放標準KGB13223-2011)的頒布實施以及燃煤電廠實現超低排放的要求，氮氧化物排放濃度必須控制在50mg/m3以下。因此，燃煤電廠配置SCR脫硝系統成為必然選擇。SCR脫硝工藝為利用催化劑的作用，氨與煙氣中的氮氧化物發生化學反應，生成氮氣和水，從而脫除煙氣中的氮氧化物。
[0003]目前，大型燃煤電廠的SCR脫硝系統氨氣制備主要有三種方式:
(I)液氨蒸發制氨氣。液氨從化工廠以槽車的方式運送到電廠液氨區的儲罐中進行儲存。當脫硝系統投入運行時，儲罐中的液氨通過管道送至液氨蒸發器進行加熱氣化，然后通過管道送至SCR脫硝系統進行脫硝反應。該方式的優點是投資和運行費用低，但是液氨儲罐屬于重大危險源，被納入國家安全監察機構重點監控范圍，需要采取大量的安全措施，占地面積大。并且液氨區的設置有復雜的防火要求，液氨槽車在運輸過程中也存在安全問題。
[0004](2)尿素熱解制氨氣。尿素顆粒從廠外采購并在尿素制備車間儲存，然后通過與除鹽水進行混合并加熱制備成50%的尿素溶液。尿素溶液通過栗送至熱解爐與加熱到600°C左右的高溫空氣進行混合，尿素溶液受熱氣化分解，制成氨的混合氣體。該方式在一定程度上解決了安全問題，但是尿素制備成尿素溶液需要進行加熱，同時，尿素溶液熱解過程中，還有50%質量百分比的水需要汽化，浪費大量的熱量。
[0005](3)尿素水解制氨氣。尿素顆粒從廠外采購并在尿素制備車間儲存，然后通過與除鹽水進行混合并加熱制備成50%的尿素溶液。尿素溶液通過栗送至水解反應器進行水解，尿素溶液在一定壓力條件下，受熱分解，制成氨的混合氣體。該方式在一定程度上也解決了安全問題，但是同樣的，尿素制備成尿素溶液需要進行加熱；同時，尿素溶液熱解過程中，還有50%質量百分比的水需要汽化，浪費大量的熱量。另外，尿素溶液在受熱水解過程中，無法控制蒸發出來的是水蒸汽還是氨氣，其中的氨氣濃度無法精確控制，導致脫硝系統噴氨延時。
【發明內容】
[0006]針對以上技術不足，本發明研制了SCR脫硝用釜式尿素制氨系統。該系統流程簡單，安裝方便，占地小，能耗低，轉化率高，控制精度高，運行安全穩定，能在低能耗下安全制備氨氣，而不會因該系統安裝對周圍廠房構成安全威脅。
[0007]
本發明是這樣實現的，一種SCR脫硝用釜式尿素制備系統，包括尿素制氨釜和脫硝系統，所述脫硝系統和尿素制氨釜連通，還包括尿素儲倉、蒸汽供應系統、加熱裝置，所述尿素儲倉與尿素制氨釜連通，用于向尿素制氨釜輸送尿素顆粒，所述加熱裝置設于尿素制氨釜內，用于對尿素制氨釜內的尿素顆粒進行加熱，所述蒸汽供應系統與尿素制氨釜連通，用于向尿素制氨釜提供水分。
[0008]進一步地，所述系統還包括控制器，所述尿素制氨釜上設有第一壓力變送器、壓力安全閥、第一溫度變送器、濕度變送器，所述加熱裝置、第一壓力變送器、壓力安全閥、第一溫度變送器、濕度變送器均與控制器相連接。
[0009]進一步地，所述尿素制氨釜上設有內部氣流循環系統，所述內部氣流循環系統包括氣流循環管，所述氣流循環管一端連通于尿素制氨釜上部，另一端連通于尿素制氨釜下部，所述氣流循環管上設有循環風機且蒸汽供應系統通過蒸汽供應管道與氣流循環管連通，所述管道上設有蒸汽調節閥，所述蒸汽調節閥與控制器相連接。
[0010]進一步地，所述尿素儲倉通過尿素中轉倉與尿素制氨釜連通，所述尿素儲倉與尿素中轉倉之間設有變頻給料機和自動下料閥，所述尿素中轉倉與尿素制氨釜之間設有自動給料閥，所述變頻給料機、自動下料閥以及自動給料閥均與控制器相連接。
[0011]進一步地，所述尿素制氨釜內設有用于承載尿素顆粒的托盤，所述托盤上開設通孔，且開孔為60?120目。
[0012]進一步地，所述托盤下方設有均布篩板，所述加熱裝置設于均布篩板與托盤之間，所述加熱裝置與控制器相連接。
[0013]進一步地，所述尿素制氨釜中還設有蓄熱裝置，所述蓄熱裝置設于托盤上方，所述蓄熱裝置由若干個六邊形豎管組成，且所述豎管內壁設有鰭片。
[0014]進一步地，所述尿素制氨釜與脫硝系統間還設有制成氣緩存罐，所述制成氣緩存罐與尿素制氨釜間的連通管道上設有制成氣調節閥，所述制成氣緩存罐上設有第二溫度變送器、第二壓力變送器以及伴熱保溫裝置，所述制成氣調節閥、第二溫度變送器、第二壓力變送器均與控制器相連接。
[0015]進一步地，所述壓力安全閥的泄壓出口與脫硝系統連通。
[0016]進一步地，所述制成氣緩存罐內溫度控制為140?180°C，壓力控制為0.2?0.5MPa，所述尿素制氨釜中溫度控制為140?180°C，壓力控制為0.4?0.8MPa，濕度控制為60?80%。
[0017]與現有技術相比，本發明的有益效果如下:通過上述技術方案，本發明的SCR脫硝用釜式尿素制氨系統，能夠在低溫低壓下將尿素制備成氨氣。流程簡單，安裝方便，占地小，轉化率高，控制精度高，能耗低，安全穩定。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發明實施例的結構示意圖；
圖2為本發明中尿素制氨釜的剖視圖；
圖3為本發明圖2中蓄熱裝置的A-A向視圖。
【具體實施方式】
[0019]為了使本發明所要解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0020]實施例如圖1-3所示，一種SCR脫硝用釜式尿素制備系統，包括尿素儲倉1、尿素制氨釜6、蒸汽供應系統、加熱裝置7和脫硝系統，所述脫硝系統和尿素制氨釜6連通，所述尿素儲倉I通過尿素中轉倉4與尿素制氨釜6連通，所述加熱裝置7設于尿素制氨釜6內，用于對尿素制氨釜6內的尿素顆粒進行加熱，所述蒸汽供應系統與尿素制氨釜6連通，用于向尿素制氨釜6提供尿素分解所需的水分。
[0021]為了使得本系統更加自動化，所述系統還包括控制器(圖中未示出)，該控制器為PLC控制器或DCS控制器，所述尿素制氨釜6上設有第一壓力變送器9、壓力安全閥10、濕度變送器11、第一溫度變送器12，所述加熱裝置7、第一壓力變送器9、壓力安全閥10、第一溫度變送器12、濕度變送器11均與控制器相連接，所述尿素儲倉I與尿素中轉倉4之間設有變頻給料機2和自動下料閥3，所述尿素中轉倉4與尿素制氨釜6之間設有自動給料閥5，尿素儲倉I中的尿素顆粒通過變頻給料機2準確計量后通過自動下料閥3輸送至尿素中轉倉4暫存，所述變頻給料機2、自動下料閥3、自動給料閥5均與控制器相連接。
[0022]第一壓力變送器9實時測量尿素制氨釜6內的壓力，通過第一壓力變送器9反饋信號至控制器，控制器控制自動給料閥5和壓力安全閥10的開關，當尿素制氨釜6內的壓力小于設定值時，控制器控制自動給料閥5打開，尿素中轉倉4向尿素制氨釜6供應尿素顆粒；當尿素制氨釜6內的壓力超過設定的安全保護值時，控制器控制壓力安全閥10打開泄壓，維持尿素制氨釜6內的壓力在0.4?0.8MPa左右。壓力安全閥10的泄壓出口接入脫硝系統(S卩SCR脫硝煙道)，避免產生二次污染。
[0023]第一溫度變送器12實時測量尿素制氨釜6內的溫度，通過第一溫度變送器12反饋信號至控制器，控制器控制加熱裝置7以維持尿素制氨釜6內的溫度在140?180°C范圍內，所述加熱裝置7的換熱元件布滿整個截面，使向上流動的氣流得到均勻加熱，加熱裝置7可以是蒸汽加熱，也可以電加熱。
[0024]所述尿素制氨釜6上設有內部氣流循環系統，所述內部氣流循環系統包括氣流循環管24，所述氣流循環管24—端連通于尿素制氨釜6上部，另一端連通于尿素制氨釜6下部，所述氣流循環管24上設有循環風機8且蒸汽供應系統通過蒸汽供應管道與氣流循環管24連通，所述蒸汽供應管道上設有蒸汽調節閥13，所述蒸汽調節閥13與控制器相連接。
[0025]循環風機8抽取尿素制氨釜6上部的氣體循環到尿素制氨釜6的底部，始終保持尿素制氨釜6內部氣體處于循環流動狀態。同時，在尿素制氨釜6氣流循環管路上設置蒸汽接口以及蒸汽調節閥13，為尿素分解提供足夠的水分。尿素制氨釜6頂部設置的濕度變送器U，實時測量尿素制氨釜6內的濕度，通過濕度變送器11的信號發送至控制器，控制器控制蒸汽調節閥13的開度大小來調節尿素制氨釜6內的濕度，并維持其濕度在60?80%左右。
[0026]所述尿素制氨釜6內設有用于承載尿素顆粒的托盤22，所述托盤22上開設通孔，且開孔為60?120目。所述托盤22下方設有均布篩板23，所述加熱裝置7設于均布篩板23與托盤22之間。
[0027]所述均布篩板23的作用是使通過的氣流得到均勻分布，結合尿素制氨釜6的規格和循環風量通過流場模擬，確定循環風均布篩板23的開孔率和厚度，保證穿過循環風均布篩板23后的氣流速度偏差不大于20%。
[0028]尿素中轉倉4輸送來的尿素顆粒被輸送到托盤22上，與加熱后均勻向上流動的氣流充分接觸，尿素顆粒不斷分解。
[0029]所述尿素制氨釜6中還設有蓄熱裝置21，所述蓄熱裝置21設于托盤22上方，所述蓄熱裝置21由若干個六邊形豎管組成，且所述豎管內壁設有鰭片。
[0030]—方面，被加熱的氣流流過尿素制氨釜6中的蓄熱裝置21時，加熱了蓄熱裝置21;另一方面，由于氣流的向上流動，粒徑較小的尿素顆粒處于懸浮狀態，停留在蓄熱裝置21內部，在其熱量傳遞加熱的過程中，懸浮的尿素顆粒也被分解。
[0031]為脫硝系統提供穩定的氨氣，所述尿素制氨釜6與脫硝系統間還設有制成氣緩存罐17，所述制成氣緩存罐17與尿素制氨釜6間的連通管道上設有制成氣調節閥16，所述制成氣緩存罐17上設有第二溫度變送器19、第二壓力變送器20以及伴熱保溫裝置18，所述制成氣調節閥16、第二溫度變送器19、第二壓力變送器20均與控制器相連接。
[0032]第二溫度變送器19實時測量制成氣緩存罐17內的溫度，通過第二溫度變送器19反饋信號至控制器，控制器控制伴熱保溫裝置18，調節制成氣緩存罐17內的溫度在140?180°C范圍內，從而防止氨氣回凝。
[0033]第二壓力變送器20實時測量制成氣緩存罐17內的壓力，通過第二壓力變送器20反饋信號至控制器，控制器制成氣調節閥16，控制進入制成氣緩存罐17的氨氣流量，從而控制制成氣緩存罐內的壓力在0.2-0.5MPa范圍內。
[0034]本發明在實際使用過程中，尿素儲倉中的尿素顆粒通過變頻給料機2準確計量后通過自動下料閥3輸送至尿素中轉倉4暫存，控制器控制自動給料閥打開，尿素中轉倉4中的尿素顆粒輸送至尿素制氨釜內的托盤22上，循環風機將尿素制氨釜上部的氣體混合著蒸汽供應系統提供的水蒸汽一起循環至尿素制氨釜6下部并通過均布篩板23，使得通過的氣流得到均勻分布，均勻分布的氣流經加熱裝置7加熱后與托盤22上的尿素顆粒混合，尿素顆粒分解得到氨氣，氨氣輸送至制成氣緩存罐17中，制成氣緩存罐17向脫硝系統提供穩定且可控的氨氣。
[0035]當尿素制氨釜6中的壓力超過高壓定值時，第一壓力變送器的信號反饋至控制器，打開壓力安全閥進行泄壓，當壓力小于低壓定值時，控制器控制自動給料閥打開，尿素中轉倉向尿素制氨釜6補充尿素顆粒，尿素制氨釜6內的壓力控制在0.4-0.8MPa左右。
[0036]當尿素制氨釜6中的溫度超過或低于預先設定值，控制器控制加熱裝置7輸出能量使得尿素制氨釜6中的溫度控制在140?180°C。當尿素制氨釜6中的濕度超出或低于預先設定值時，控制器控制蒸汽調節閥13，控制進入尿素制氨釜6中的蒸汽量，使得濕度范圍控制在60?80%。同時，制成氣緩存罐17上的壓力出現波動時，第二壓力變送器20反饋信號至控制器，控制器打開制成氣調節閥16控制進入制成氣緩存罐17的氨氣量，將制成氣緩存罐17中的壓力維持在0.2?0.5MPa左右。當制成氣緩存罐17中的溫度低于或高于預先設定值，第二溫度變送器19將信號反饋至控制器，控制器通過控制伴熱保溫裝置18來調節制成氣緩存罐17中的溫度，使其維持在140?180 °C，防止氨氣回凝。
[0037]所述尿素制氨釜6和相應的管道分別設置有保溫，避免熱量損失，同時也防止運行人員直接接觸而燙傷。
[0038]所述尿素儲倉1、變頻給料機2、尿素自動下料閥3、尿素中轉倉4采用304不銹鋼及以上材質，其余設備和管道均采用316L不銹鋼及以上材質。
[0039]通過實施SCR脫硝用釜式尿素制氨系統，能夠避免常規液氨法制氨的安全風險;其次，與常規尿素熱解和尿素水解要消耗大量的能量去加熱蒸發尿素溶液中的水分相比，本發明可以節省大量的能耗;再次，本發明所有環節的物料均精確計量可控，尿素分解產生的制成氣濃度穩定。而且，本發明流程簡單，容易投入自動化運行，安裝方便，占地小，可以在SCR反應器旁就近布置。
[0040]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種SCR脫硝用釜式尿素制備系統，包括尿素制氨釜(6)和脫硝系統，所述脫硝系統和尿素制氨釜(6)連通，其特征在于，還包括尿素儲倉(1)、蒸汽供應系統、加熱裝置(7)，所述尿素儲倉(I)與尿素制氨釜(6)連通，用于向尿素制氨釜(6)輸送尿素顆粒;所述加熱裝置(7)設于尿素制氨釜(6)內，用于對尿素制氨釜(6)內的尿素顆粒進行加熱;所述蒸汽供應系統與尿素制氨釜(6)連通，用于向尿素制氨釜(6)提供水分。2.根據權利要求1所述的SCR脫硝用釜式尿素制備系統，其特征在于:所述系統還包括控制器，所述尿素制氨釜(6)上設有第一壓力變送器(9)、壓力安全閥(10)、濕度變送器(11)、第一溫度變送器(12)，所述加熱裝置(7)、第一壓力變送器(9)、壓力安全閥(10)、第一溫度變送器(12)、濕度變送器(11)均與控制器相連接。3.根據權利要求2所述的SCR脫硝用釜式尿素制備系統，其特征在于:所述尿素制氨釜(6)上設有內部氣流循環系統，所述內部氣流循環系統包括氣流循環管(24)，所述氣流循環管(24)—端連通于尿素制氨釜(6)上部，另一端連通于尿素制氨釜(6)下部，所述氣流循環管(24)上設有循環風機(8)且蒸汽供應系統通過蒸汽供應管道與氣流循環管(24)連通，所述蒸汽供應管道上設有蒸汽調節閥(13)，所述蒸汽調節閥(13)與控制器相連接。4.根據權利要求2所述的SCR脫硝用釜式尿素制備系統，其特征在于:所述尿素儲倉(I)通過尿素中轉倉(4)與尿素制氨釜(6)連通，所述尿素儲倉(I)與尿素中轉倉(4)之間設有變頻給料機(2)和自動下料閥(3)，所述尿素中轉倉(4)與尿素制氨釜(6)之間設有自動給料閥(5)，所述變頻給料機(2)、自動下料閥(3)以及自動給料閥(5)均與控制器相連接。5.根據權利要求2所述的SCR脫硝用釜式尿素制備系統，其特征在于:所述尿素制氨釜(6)內設有用于承載尿素顆粒的托盤(22)，所述托盤(22)上開設通孔，且開孔為60?120目。6.根據權利要求5所述的SCR脫硝用釜式尿素制備系統，其特征在于:所述托盤(22)下方設有均布篩板(23)，所述加熱裝置(7)設于均布篩板(23)與托盤(22)之間，所述加熱裝置(7)與控制器相連接。7.根據權利要求5或6所述的SCR脫硝用釜式尿素制備系統，其特征在于:所述尿素制氨釜(6)中還設有蓄熱裝置(21)，所述蓄熱裝置(21)設于托盤(22)上方，所述蓄熱裝置(21)由若干個六邊形豎管組成，且所述豎管內壁設有鰭片。8.根據權利要求2所述的SCR脫硝用釜式尿素制備系統，其特征在于:所述尿素制氨釜(6)與脫硝系統間還設有制成氣緩存罐(17)，所述制成氣緩存罐(17)與尿素制氨釜(6)間的連通管道上設有制成氣調節閥(16)，所述制成氣緩存罐(17)上設有第二溫度變送器(19)、第二壓力變送器(20)以及伴熱保溫裝置(18)，所述制成氣調節閥(16)、第二溫度變送器(19)、第二壓力變送器(20)均與控制器相連接。9.根據權利要求2所述的SCR脫硝用釜式尿素制備系統，其特征在于:所述壓力安全閥(10)的泄壓出口與脫硝系統連通。10.根據權利要求8所述的SCR脫硝用釜式尿素制備系統，其特征在于:所述制成氣緩存罐(17)內溫度控制為140?180 °C，壓力控制為0.2?0.5MPa，所述尿素制氨釜(6)中溫度控制為140?180°C，壓力控制為0.4-0.8MPa，濕度控制為60?80%。
【文檔編號】C01C1/08GK105948075SQ201610276120
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年4月29日
【發明人】江莉, 周學華, 陳志量, 徐芳, 衛國英, 葛洪良
【申請人】中國計量大學