[发明专利]一种尿素热解制氨系统及其使用方法

说明书

本发明公开一种尿素热解制氨系统及其使用方法，该系统包括设于锅炉尾部的尿素热解制氨装置，每套尿素热解制氨装置包括一个烟气流量调节阀、一台烟气换热器、一台尿素热解炉、若干尿素溶液喷射器、若干尿素溶液流量调节阀、空预器出口热一次风管道及稀释风流量调节阀，尿素热解炉通过SCR喷氨格栅连通SCR入口烟道，空预器出口热一次风管道通过烟气换热器连通尿素热解炉，烟气换热器连通空预器入口烟道。本发明中，每台机组两台SCR反应器各设置一套尿素热解制氨装置，根据运行需要灵活调节单台SCR反应器的尿素喷射量及高温烟气流量，避免喷氨过量、尿素热解不完全、高温烟气流量不匹配等；用烟气加热代替电加热，运行成本低，更可靠。

技术领域

本发明属于尿素热解制氨技术领域，具体涉及一种尿素热解制氨系统及其使用方法。

背景技术

根据国家能源局《国家能源局综合司关于切实加强电力行业危险化学品安全综合治理工作的紧急通知》(国能综函安全[2019]132号)、《国家能源局综合司关于加强电力行业危化品储存等安全防范工作的通知》(国能综函安全[2020]85号)等文件要求，近年来国内燃煤发电厂开始大规模实施脱硝还原剂尿素替代液氨改造。

尿素热解是尿素法制氨的主流工艺之一，但目前尿素热解制氨工艺尚存在以下几个主要问题：1)稀释风通常采用热一次风，再通过电加热器加热至600℃左右，电加热器能耗高且运行可靠性不佳；2)一台机组的两台反应器设置一套热解系统，制氨出力根据两台反应器总需氨量确定，因热解系统出口为氨气/空气混合气，给每台反应器合理分配氨气量的调节难度大，常出现单台反应器过量喷氨情况；3)任意一台反应器需氨量增加时，热解炉尿素溶液喷射量增加，由于电加热器调节性能较差，常造成尿素溶液喷枪雾化效果不佳、尿素溶液热解不完全进而堵塞热解炉及其后管道的情况。

中国发明专利，公开号CN 102068904 B，公开了一种直喷尿素法SCR烟气脱硝工艺及装置，通过向SCR反应器上游烟道内直接喷入尿素，利用烟气本身温度来加热和分解尿素，从而得到氨气，氨气与烟气混合后进入SCR反应器，该工艺装置无需建立单独的尿素热解或水解系统，减少了投资成本和运行成本。

中国发明专利，公开号CN 203824376 U，公开了一种用于尿素热解工艺的高温烟气换热器及脱硝用尿素热解制氨装置，在炉外设置高温烟气换热器，利用锅炉内的高温烟气通过换热器加热稀释风，稀释风进入尿素热解室后将尿素溶液加热分解成氨气。该装置利用烟气热量，降低了能耗。

中国发明专利，公开号CN 211896058 U，公开了一种尿素热解系统，自锅炉水平烟道转向室引出一个旁路烟道，将尿素溶液喷入旁路烟道内，利用高温烟气完成热解，所得到的氨气和烟气混合后进入SCR反应器。该系统取消了加热器与热解炉，低成本的制氨气，并通过设置混合器用于氨气和烟气的充分混合，减少SCR氨逃逸。

上述三种方案均存在两个共同缺点，包括：1)一台机组的两台反应器设置一套共用的热解系统，每台反应器的氨气分配调节难度大，易出现单台反应器过量喷氨情况；2)采用高温烟气加热代替电加热，降低了能耗，但烟气量无法随运行工况变化而调节，当尿素溶液喷射量增加易造成热解不完全，尿素溶液喷射量降低时则造成能量浪费、降低炉效。

中国发明专利，公开号CN 102068904 B，还存在以下几个主要缺点：1)尿素喷枪数量有限，热解后产生的氨气在烟气中的扩散、均匀混合难度大，极易造成SCR催化剂上游NH3/NO摩尔比分布不均，导致SCR出口局部氨逃逸浓度过高，甚至难以满足NOx超低排放要求；2)尿素溶液喷入尾部烟道后，可能造成低温过热器、再热器等受热面的腐蚀。

中国发明专利，公开号CN 211896058 U，还存在以下几个主要缺点：1)旁路烟道尿素喷枪数量有限，虽然下游设置了混合装置，但与常规喷氨格栅相比，氨气在烟气中的扩散、均匀混合效果仍较差；2)混合器所处位置烟气速度较高，可能产生严重磨损，同时增加了烟气系统阻力。

发明内容