[发明专利]一种火电厂脱硝用尿素水解热解复合制氨系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种制氨系统，具体涉及一种火电厂脱硝用尿素水解热解复合制氨系统。

背景技术

燃煤电厂排放的烟气中含有大量氮氧化物，需要进行净化处理。目前广泛采用的烟气脱硝技术都是以氨(NH₃)为还原剂，将NOx还原为无毒无害的氮气(N₂)。出于安全性考量，火电厂中氨的制备以尿素(CO(NH₂)₂)为原料，分成低温水解和高温热解两条技术路线。尿素溶液在200℃以下发生水解反应，反应方程式为：

NH₂CONH₂+(1+X)H₂O→2NH₃↑+CO₂↑+(X)H₂O↑

实际工程应用中，产品气只含有质量分数为28.3％的氨，余下为36.7％的二氧化碳以及35％的水蒸气。由于NH₃与CO₂在140℃时易形成腐蚀性较强的冷凝物，在低于70℃时形成固态氨基甲酸铵，故产品气出口管道需进行全程伴热，防止管道腐蚀及堵塞。

尿素热解工艺则是直接将尿素溶液喷入热解炉(450-600℃)中，尿素迅速分解生成氨气。尿素热解反应方程式为：

CO(NH₂)₂+H₂O＝2NH₃↑+CO2↑

两种工艺比较，尿素水解具有耗能低(反应温度低)的优点，但产物管道有腐蚀、堵塞的风险，需全程伴热，又增加了能耗；尿素热解具有反应迅速，管道免保温、不会发生管道堵塞等优点，但热解炉造价高，达到反应温度要消耗额外燃料，长时间使用后炉子下部出现杂质结块，影响使用稳定性。因此，探索一种装置成本低、系统耗能少、产物不会堵塞管道的尿素制氨系统对于火电厂脱硝系统节能高效运行具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种火电厂脱硝用尿素水解热解复合制氨系统，该系统能耗小，产物不会堵塞管道，并且成本低。

为达到上述目的，本发明所述的火电厂脱硝用尿素水解热解复合制氨系统包括尿素溶液进口管、水解反应器、除碳罐、除盐水管及排气扇；

尿素溶液进口管与水解反应器侧面的入口相连通，水解反应器的底部设置有用于对水解反应器内的尿素溶液进行加热的蒸汽加热器，水解反应器的顶部出口与除碳罐的底部入口相连通，除碳罐侧面的除盐水入口与除盐水管相连通，排气扇位于除碳罐的顶部开口位置，除碳罐的底部出口处连通有氨水管。

所述水解反应器的侧面设置有气相泄压管。

所述水解反应器的顶部设置有安全阀。

所述水解反应器的底部出口经产物引出管与除碳罐的底部入口相连通。

除碳罐的底部出口经输送泵与氨水管相连通。

所述蒸汽加热器包括蒸汽管道，其中，蒸汽管道的中部位于水解反应器中，蒸汽管道的两端位于水解反应器外。

蒸汽管道的两端均设置有第一阀门。

除盐水管上设置有第二阀门。

尿素溶液进口管上设置有第三阀门。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的火电厂脱硝用尿素水解热解复合制氨系统在具体操作时，尿素溶液先在水解反应器中完成水解，并生成NH₃、CO₂及H₂O，水解的产物进入到除碳罐中的除盐水中，由于CO₂在除盐水中的溶解度较低，从而使绝大部分CO₂从除盐水中逸出，并经排气扇排入外界，NH₃溶入到除盐水中后形成饱和氨水溶液，所述饱和氨水溶液再经氨水管进入到火电厂脱硝反应装置处，从而避免NH₃与CO₂一起运输容易形成腐蚀性较强的冷凝物，并堵塞管道的问题，同时避免全程伴热，能耗较小，并且成本低。需要说明的是，本发明以水解产物作为解热的原料，成功实现尿素水解与热解工艺的有机结合，采用温和条件降低分解反应的能耗，避免使用热解炉及燃料而增加成本，同生成的产物为饱和氨水，有效地避免堵塞管道的问题。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

其中，1为尿素溶液进口管、2为气相泄压管、3为水解反应器、4为安全阀、5为氨水管、6为蒸汽加热器、7为产物引出管、8为除盐水管、9为除碳罐、10为输送泵、11为排气扇。