[发明专利]一种用于焦炉烟气脱硝的氨水制氨系统及工艺

说明书

本发明提出一种用于焦炉烟气脱硝的氨水制氨系统，包括：氨气吹脱塔，包括塔体和塔体内从上到下依次设置的除雾器、喷嘴、填料层、塔釜和空气入口；氨水输送系统，包括浓氨水储罐、浓氨水输送泵和浓氨水预热装置；空气输送系统，包括稀释风机和空气预热器；氨气排放系统，与氨气吹脱塔连通；氨水循环泵，与塔釜和喷嘴连通；氨水排放系统，包括稀氨水返回泵、过滤器、反渗透系统和浓液排放泵。本发明首次通过吹脱氨水制备氨气的方法为SCR脱硝系统提供还原剂，将氨气的制备和稀释过程集中于同一设备内完成，制备出体积分数低于5％的氨气，简化了工艺流程，降低了投资成本，系统稳定性和适应性强，自动化程度高，节能环保，经济实用。

技术领域

本发明涉及环保技术领域，特别是指一种用于焦炉烟气脱硝的氨水制氨系统及工艺。

背景技术

近年来，氮氧化物等污染物引起的酸雨、灰霾、光化学烟雾等环境问题日益突出，环保要求随之逐渐提高。电力、化工、钢铁、水泥、垃圾焚烧等许多行业的锅炉和其他设备，例如水泥窑、烧结机等，均设置烟气脱硝装置。SCR烟气脱硝法，即选择性催化还原烟气脱硝法，逐渐成为治理氮氧化物的主流技术。目前SCR烟气脱硝法常用尿素或液氨作为还原剂。尿素运输储存方便，但制氨能耗高；液氨反应效率高，氨耗量低，但液氨存在易燃有毒危险性，运输和储存要求严格，使用不便。氨水价格便宜，使用安全，既是焦化厂生产的产物之一，又是焦化厂炼焦、冷鼓、脱硫等工段的重要原料。焦化厂内设有循环氨水使用单元和剩余氨水处理单元，可以保证氨水的综合利用和含氨废水的达标排放。因此，使用氨水做焦炉烟气脱硝的还原剂，可以就地取材，并可充分结合已有条件，降低投资和运行成本。但是，无论哪种还原剂均需要通过一定方法将液态或其他形式存在的氨转换成氨气。目前氨水制氨气的技术是把氨水加热蒸发，蒸发出的氨气经空气稀释至后，再进入SCR脱硝系统；或者是将氨水雾化后直接喷入到高温烟气中，将氨气和水一同蒸发。

中国专利CN204261549U涉及一种低温焦炉烟道废气净化装置，装置采用蒸发氨水产生的氨气作为脱硝还原剂，但蒸发过程中大量的水与氨气一同蒸发，而水的汽化潜热高达2500kJ/kg，系统能耗很高，经济性差。

中国专利CN106145159A涉及一种水泥厂SCR脱硝用氨水制备氨气系统及方法，采用不低于150℃的饱和蒸汽的潜热将雾化后的氨水蒸发，饱和蒸汽用量少，在一定程度上降低了成本，但是该系统仅适用于浓度为15～30％的氨水，因为浓度越低的氨水蒸发潜热越接近于水，所需的蒸汽量将显著增加。

中国专利CN103803583A涉及一种氨水蒸发生产氨气的系统及其控制方法，主要设备为一列管式换热器，利用蒸汽加热氨水至60～90℃使氨气蒸发，此时氨水中的水组分由于未达到沸点，蒸发量很少，并且该制氨过程过程不能避免水分的夹带，设备内外均无除雾措施，氨气在此温度下很容易结露而腐蚀管道和设备；更为严重的是，系统排放了大量0.1～5％的稀氨水，属于氨氮废水，需要严格处理后才能排放。由于氨气的爆炸极限为15～28％，为了保证安全和分布均匀，氨气注入烟道前必须稀释至体积分数低于5％，因此上述专利除制氨设备外，还需要另外设置的稀释单元，这在一定程度增加了系统投资和能耗，以及操作的复杂性。

中国专利CN104548933A涉及一种用于SCR脱硝的氨水制氨还原剂供应装置及方法，使用SCR脱硝装置入口的烟气热量作为加热空气的热源，而中国专利CN10705119A涉及一种高效SCR脱硝系统氨水制氨系统，使用SCR脱硝装置内部的烟气热量作为加热空气的热源。两种方法均利用烟气余热将空气加热至250℃以上，保证高温的空气将氨水全部蒸发，同时起到稀释氨气的作用。由于不采用外部热源，可以一定程度降低制氨能耗成本。但是，由于氨水中的氨气和水均要全部蒸发，汽化潜热的能耗较大，对于大容量的烟气脱硝，能耗很大。另外，对于焦化厂，由于其焦炉烟气温度一般在140～280℃，难以利用自身的热量将空气加热至250℃以上，需要引入外部热源，这样增加了系统的复杂性和能耗。