[发明专利]一种碳铵分解制氨系统及制氨方法

说明书

技术领域

本发明涉及氨法脱硝领域，具体涉及一种利用碳铵分解制备氨的设备和方法。

背景技术

燃煤锅炉烟气含有大气环境难以承受的氮氧化物，通常写为NO_x包括N₂O、NO、NO₂、N₂O₃、N₂O₄和N₂O₅等，其中NO和NO₂是主要的大气污染物。SCR烟气脱硝技术是世界上安全可靠成熟的脱硝技术之一，在国内外已得到广泛的应用。在脱硝系统中，还原剂是主要的消耗品，目前常用的还原剂有3种:液氨、氨水和尿素。

液氨、氨水作为氨基还原剂，可以直接使用，价格低廉，但其缺点是挥发性强，刺激气味对人体皮肤和呼吸道有较强的毒害作用。属于危险化学品，对其运输和贮存有严格限制。尿素通过化学反应产物具有与液氨相同的脱硝性能，尿素本身是固体肥料、无味无毒性，使用安全，并且便于运输、储存和使用。但是尿素价格偏高，尿素分解(或水解)制氨能耗高、设备流程复杂、投资高、造成烟气脱硝成本高、经济效益差。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对现有技术中制氨工艺存在的问题，本发明提供一种制氨系统及制氨工艺。

(二)技术方案

本发明中所述的碳铵分解制铵系统，包括碳铵原料罐、给料机、碳铵分解器、循环风机、电加热器；其中，所述碳铵原料罐通过给料机与碳铵分解器的进料口相连，所述循环风机通过电加热器与碳铵分解器的进气口相连；在碳铵分解器的出气口管道分两路，一路通向下游SCR工序，另一路为循环管线相连至循环风机进气口；

所述制氨系统还包括控制系统，包括设于SCR工序管路上的流量控制器、设于所述碳铵分解器出气口处的压力指示控制器和与所述给料机相连的速度指示控制器；所述流量控制器用于感应所述SCR工序中的氨气需求量，所述速度指示控制器用于控制所述进料口处的进料速度，二者通过电信号相互连接，所述压力指示控制器用于控制进气量，与进气管上的进气阀通过电信号相互连接。

本发明中，所述碳铵分解器为竖管式流化床反应器，所述竖管式流化床反应器的底部设有进气口，所述进气口的上方设有物料承托层，在所述物料承托层上设有多个所述分气帽，所述物料承托层的上方0.5～0.8m设有进料口，所述流化床的顶部设有多个所述旋风分离器，所述分离器的顶部为所述出气口。

本发明中，所述流化床中设有多个分气帽，所述分气帽为可拆卸不锈钢圆柱体，在所述圆柱体上设有三个沿切线方向开的由内向外延伸的通气孔道，所述通气孔道按向下倾斜的方向设置。

本发明中，所述分离器为内置式旋风分离器，所述分离器内部中心管的长度为直径的1.5倍，多个分离器呈并列设置。

本发明的另一目的是提供一种利用本发明所述的碳铵分解器加热碳铵制备氨的方法，包括如下步骤：

(1)所述速度指示控制器根据所述流量控制器中发出的氨气需求量信号计算出原料碳铵的加入量，进一步控制给料机的调频电机转速将碳铵由所述进料口送入所述碳铵分解器，所述碳铵与分气帽出来的循环热风接触，形成均匀的气/固相流动空间，碳铵受热发生分解反应，生成包括NH₃、CO₂和H₂O的混合氨气；

(2)所述混合氨气与进入所述碳铵分解器的固体碳铵混合流动上升，直至所述分离器，经内置式旋风分离器高速旋转分离除去固体碳铵颗粒，合格的混合氨气从所述出气口引出；

(3)所述合格的混合氨气在控制系统的作用下，一部分送去SCR脱硝工序；另一部分则与从进气管进入的气体混合，经管道循环返回循环风机，再经电加热器加热，通入所述进气口，进行循环反应，所述进气管处的气体进入量由所述压力指示控制器进行控制，以保证进入所述碳铵分解器的气体压力恒定。

本发明中，步骤(1)中所述的碳铵为粒径1～2mm的结晶颗粒，以便被热风吹动循环流化发生分解反应。

本发明中，步骤(1)中所述热风的温度为120℃～140℃，以便加速分解反应进行。

本发明中，步骤(3)所述进入SCR工序的混合氨气温度不得低于80℃。否则氨和CO₂会重新化合反应生成碳铵结晶。

本发明中，步骤(3)所述循环风机出口压力为300～350Pa(g)，有利于分解反应进行，节能，减少设备投资。

本发明中，步骤(1)所述流化床的高度为5-8米。