[发明专利]一种三段式尿素热解制氨脱硝系统及其工作方法

说明书

本发明涉及一种三段式尿素热解制氨脱硝系统及其工作方法，属于电力生产领域。尿素热解制氨工艺虽然安全性能高，但是存在运行费用高、易堵塞等问题。系统主要由原料仓、螺旋给料器、溶液制备器、溶液输送泵低压溶液预热器、溶液缓冲罐、升压泵、再循环阀、高压溶液调节阀、流量计、高压溶液加热器、热解反应器、稀释混合器、风机等设备组成。与其他方法相比，本发明将尿素热解过程分为三段串联的流程，即：尿素溶解预热、高压溶液加热、尿素溶液彻底分解。由于与高温烟气热源间接接触，具有运行费用低、有效避免系统堵塞等技术特点。

技术领域

本发明涉及一种尿素热解制氨脱硝系统，属于电力生产领域。

背景技术

大型电站燃煤锅炉超过90%都选择SCR选择性催化还原脱硝工艺，用于脱除烟气中的NOx。脱硝还原剂一般选用液氨、氨水或者尿素。液氨和氨水具有毒性、腐蚀性和易爆性，属于重大危险源，给实际生产过程带来比较大的安全隐患。与之相比，尿素由于具有无毒、使用安全、方便存储和运输等优点，逐渐在许多燃煤电厂的SCR脱硝工程中得到快速推广应用，如申请号为201811380706.X的中国专利。

目前，尿素热解制氨工艺大部分都具有绝热分解室，使用柴油/天然气燃烧产生高温热烟气或者经过电加热的高温空气作为热源，与尿素溶液直接接触使之分解生成被稀释的氨气，然后由喷氨格栅送入脱硝反应器。

但是，该技术存在运行费用高、绝热分解室易堵塞等问题，影响了生产系统的经济性和可靠性。例如，对于采用燃油或燃气提供热源的系统，1台600MW等级的机组年平均运行费用超过400万元；采用电加热空气作为热源的系统，相同容量的机组年平均运行费用约150万元。此外，绝热分解室温度偏低、喷嘴雾化效果差、烟气或空气含油含尘等因素，都可能会导致短期内快速形成结晶沉积物，堵塞绝热分解室，引起安全生产事故。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，提供一种三段式尿素热解制氨脱硝系统及其工作方法。与目前的尿素热解工艺相比，具有运行费用低、有效避免结晶沉积物形成、运行可靠性高的技术优点。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种三段式尿素热解制氨脱硝系统，其特征在于，包括锅炉、脱硝反应器和空气预热器，所述锅炉依次通过水平烟道、转向室和垂直上升烟道与脱硝反应器连通，且脱硝反应器与空气预热器连通，所述水平烟道内布置有高温过热器和高温再热器，所述转向室下方布置有省煤器灰斗。

三段式尿素热解制氨脱硝系统还包括原料仓、螺旋给料器、溶液制备器、溶液输送泵、低压溶液预热器、溶液缓冲罐、升压泵、流量计、高压溶液加热器、热解反应器、稀释混合器和风机；所述原料仓、螺旋给料器、溶液制备器和溶液输送泵依次连接，且溶液制备器的溶剂管道上安装有溶剂控制阀，所述低压溶液预热器布置在脱硝反应器和空气预热器之间的烟道内，且低压溶液预热器的入口和出口分别与溶液输送泵的出口和溶液缓冲罐连接，所述溶液缓冲罐还与升压泵的入口连通，且升压泵的出口管路分成两路，一路通过再循环阀与低压溶液预热器的出口管路连通，另一路依次通过高压溶液调节阀和流量计与高压溶液加热器的入口管路连通，所述高压溶液加热器布置在水平烟道内，且高压溶液加热器位于高温过热器和高温再热器之间的区域，所述高压溶液加热器的出口与热解反应器的入口连通，所述热解反应器布置在转向室内，所述热解反应器的出口和风机的出口分别与稀释混合器连通，所述稀释混合器的出口与脱硝反应器之前的垂直上升烟道连通。

上述的三段式尿素热解制氨脱硝系统，工作方法是：存储在原料仓内的尿素原料，经过螺旋给料器送入溶液制备器并和水相互混合溶解，生成尿素溶液，尿素溶液的质量分数，即水流量，由溶剂控制阀所控制。之后，尿素溶液经过溶液输送泵送入低压溶液预热器进行初步升温，防止尿素溶液再结晶。初步升温后的尿素溶液被输送至溶液缓冲罐存储，然后经过升压泵提高压头后，分成两部分，一部分经过再循环阀后重新回到溶液缓冲罐，另一部分则依次经过高压溶液调节阀和流量计后，送入高压溶液加热器进行彻底加热，以达到接近尿素溶液快速分解的温度。