[发明专利]一种应用于火电厂脱硝的尿素水解制氨系统及工艺

说明书

技术领域

本发明涉及烟气脱硝(氮)技术领域，特别涉及一种应用于火电厂脱硝的尿素水解制氨系统及其工艺。 

背景技术

至2012年底，我国全口径发电装机容量已达到11.45亿千瓦，其中火电占71.55％；全口径发电量达4.98万亿千瓦时，其中火电占78.57％。我国“十二五”规划纲要中提出：至2015年底，单位国内生产总值能源消耗相比2010年降低16％，二氧化碳排放降低17％，二氧化硫、氮氧化物排放分别减少8％、10％。火力发电是我国一次能源消耗及污染物排放大户，其二氧化碳排放量占40％左右，二氧化硫、氮氧化物排放量占45％以上。因此减少火电厂污染物排放量是我国节能减排工作中的重点。 

为推进我国火电企业的节能减排，我国推出了新的《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223－2011)，新标准中大幅降低了燃煤发电厂烟尘、SO₂、NOx等污染物的排放限值规定。从上个世纪80年代开始，由于我国燃煤烟气污染治理政策的实施，国内企业纷纷引进国外烟气除尘、烟气脱硫技术。烟气脱硝方面，我国以前普遍采用的是低NOx燃烧器，但是随着新标准的制定和施行，必须采用烟气脱硝才能达到排放标准，目前国内主要采用催化还原烟气脱硝(SCR)工艺，其技术最成熟、脱硝效率较高。SCR脱硝技术的原理是通过催化剂在合适的温度范围内使烟气中的NO_X(NO和NO₂)与NH₃产生反应生成对大气无害的N₂与H₂O。 

4NO+4NH₃+O₂→4N₂+6H₂O 

6NO₂+8NH₃→7N₂+12H₂O 

随着脱硝技术的逐渐普及，为了有效降低还原剂在运输和使用过程中的安全风险，越来越多的国家和地区开始采用其他氨源作为脱硝还原剂的来源，尿 素成为有效且易于运输的氨源。尿素水解是尿素制氨的有效手段，其原理为： 

CO(NH₂)₂+H₂O→2NH₃+CO₂

目前，尿素水解反应器采用蒸汽间壁式换热器对尿素溶液加热，实现尿素的水解过程，由于尿素水解过程存在腐蚀性，多采用不锈钢制作尿素水解反应器造价较高，同时常时间运行存在安全隐患。另外，采用间壁式加热的方式，控制速度较慢，不利于适应机组快速调峰的要求。 

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提出了一种应用于火电厂脱硝的尿素水解制氨系统及其工艺，该系统结构简单，设计合理，降低了设备投资和水解反应器的腐蚀风险；该水解制氨工艺操作简单，方便，安全，可操作性高。 

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是： 

一种应用于火电厂脱硝的尿素水解制氨系统，包括立式水解反应器、蒸汽管路、尿素溶液注入管路和产品气排出管路；该立式水解反应器包括反应器筒体、反应器上封头、反应器下封头，由反应器筒体、反应器上封头、反应器下封头围成密封的水解反应腔；反应器上封头上设有反应器上接口，反应器上接口和产品气排出管路连通，反应器下封头上设有反应器下接口，反应器下接口和尿素溶液注入管路连通，反应器筒体底部设有蒸汽入口，蒸汽入口和蒸汽管路连通；所述的水解反应腔上部设有除液器，下部设有多个超音速蒸汽喷嘴，多个超音速蒸汽喷嘴均与蒸汽入口连通。 

作为本发明的进一步改进，所述除液器为两层交错布置，除液器安装点到反应器筒体底部的距离为(0.7～0.9)H，H为反应器筒体高度。 

作为本发明的进一步改进，所述的超音速喷的喷嘴朝下设置，且多个超音速喷嘴均匀布置在同一平面上。 

作为本发明的进一步改进，所述蒸汽管路上设有蒸汽调压装置；所述反应器筒体中部设有压力表接口和液位表接口，压力表接口和液位表接口分别装有压力表和液位表。 

作为本发明的进一步改进，还包括除盐水净化系统，除盐水净化系统包括除盐水注入管路和废水排出管路，除盐水注入管路和反应器上接口连通，废水排出管路和反应器下接口连通。 

作为本发明的进一步改进，蒸汽管路、尿素溶液注入管路、产品气排出管路、除盐水注入管路和废水排出管路上均设有调节阀。