專利名稱：制取煙氣脫氮所需還原劑的尿素水解系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種氨氣制備系統(tǒng)，具體地說，是涉及一種制取煙氣脫氮所需還
原劑的尿素水解系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，控制火電廠NOx排放的措施分兩大類。 一類是通過燃燒技術(shù)的改進(jìn)(包括 采用先進(jìn)的低N0x燃燒器)降低N0x排放量，另一類是在鍋爐尾部加裝煙氣脫硝裝置。 隨著我國對N0x排放控制標(biāo)準(zhǔn)的不斷嚴(yán)格，僅僅依靠燃燒控制已不能滿足要求， 因此在鍋爐尾部加裝煙氣脫硝裝置已經(jīng)成為發(fā)展的趨勢。 鍋爐尾部加裝煙氣脫硝裝置是利用還原劑對煙氣中的氮氧化物的還原功能，在一 定條件下將氮氧化物還原成對大氣沒有多大影響的氮?dú)夂退?。還原劑應(yīng)不產(chǎn)生煙氣的二次 污染，因此氨氣介質(zhì)便成為了當(dāng)之無愧的還原劑。用氨做還原劑一般有兩種選擇液氨和氨 溶液。 雖然用液氨制備還原劑氣氨，能夠產(chǎn)生積極的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益，但仍然存在 如下缺陷1)液氨是一種高毒性的物質(zhì)，對它的防護(hù)安全問題受到了相關(guān)職業(yè)安全和健康 管理部門以及環(huán)保主管部門的重視；2)目前國內(nèi)高參數(shù)、大容量機(jī)組的電廠的發(fā)展，使得 煙氣脫硝裝置所需的還原劑的量必須建設(shè)一套大型的貯存設(shè)施，會(huì)導(dǎo)致大量的能量消耗； 3)由于液氨在可燃?xì)怏w類別中屬于乙類危險(xiǎn)品，其制備車間與周邊建構(gòu)筑物的防火間距 有嚴(yán)格的規(guī)定，因而占地面積過大，征地成本高，同時(shí)不能滿足原有老電廠技術(shù)改造的需要 (老廠一般場地有限)。 氨溶液雖然濃度低，但也存在類似的危險(xiǎn)，而且目前國內(nèi)高參數(shù)、大容量機(jī)組的電
廠的發(fā)展，必須配備大型的煙氣脫硝還原裝置，由于氨溶液中可供提取的氨成分低，勢必需
要建設(shè)一套大型的貯存設(shè)備來滿足需要，這樣會(huì)導(dǎo)致投資增加，占地面積增加。 由于上述原因，使得選擇上述兩種物質(zhì)作為還原劑逐漸失去了吸引力。因此，尋求
一種新的能制備還原劑的替代物將會(huì)是煙氣脫硝還原劑制備系統(tǒng)的又一次革命。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種制取煙氣脫氮所需還原劑的尿素水解系統(tǒng)，克 服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，通過尿素_氨的轉(zhuǎn)化系統(tǒng)生成煙氣脫硝還原劑_氣氨，實(shí)現(xiàn)還原 劑-氣氨的制備。 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下 制取煙氣脫氮所需還原劑的尿素水解系統(tǒng)，主要包括依次連接的尿素顆粒儲(chǔ)罐、 給料機(jī)、尿素溶解罐、尿素溶液混合泵、尿素溶液儲(chǔ)箱、尿素溶液輸送泵和尿素水解反應(yīng)器。 所述尿素顆粒儲(chǔ)罐為錐形底立式罐，在所述尿素顆粒儲(chǔ)罐頂部設(shè)有布袋過濾器。 由于潔凈氣中最大含塵量不能超過50mg/Nm 因此專門設(shè)置了布袋過濾器，用于過濾空氣 中的灰塵。為到達(dá)頂部檢修布袋過濾器，還安裝有扶梯。[0012] 所述尿素溶解罐底部設(shè)有兩路相互并聯(lián)的尿素溶液混合泵，兩路尿素溶液混合泵 并聯(lián)后與尿素溶液儲(chǔ)箱連接。所述尿素溶液混合泵為不銹鋼本體、碳化硅機(jī)械密封的離心泵。 所述尿素溶解罐底部與頂部之間還設(shè)有循環(huán)管道，使尿素溶解罐內(nèi)的尿素溶液保 持流動(dòng)性，尿素顆粒充分實(shí)現(xiàn)溶解。 所述尿素溶液儲(chǔ)箱底部設(shè)有蒸汽加熱盤管，從而防止尿素溶液在尿素溶液儲(chǔ)箱內(nèi) 生成結(jié)晶體。 所述制取煙氣脫氮所需還原劑的尿素水解系統(tǒng)還設(shè)有尿素溶液返流罐，尿素溶液
返流罐通過并聯(lián)后的兩路尿素溶液返流泵與尿素溶解罐頂部相連。所述尿素溶液儲(chǔ)箱和
尿素水解反應(yīng)器兩者底部均通過管道與尿素溶液返流罐連通，利用尿素溶液返流罐與尿素
溶解罐的連通性，可以使尿素溶液儲(chǔ)箱和尿素水解反應(yīng)器內(nèi)的溶液回到尿素溶解罐內(nèi)，將
未充分溶解的尿素顆粒再次溶解，然后再次經(jīng)過尿素溶液儲(chǔ)箱到達(dá)尿素水解反應(yīng)器進(jìn)行水
解，產(chǎn)生氣氨。在整個(gè)系統(tǒng)中，尿素溶解罐、尿素溶液儲(chǔ)箱和尿素水解反應(yīng)器形成一個(gè)循環(huán)
系統(tǒng)，有效地實(shí)現(xiàn)了尿素的充分利用，避免尿素顆粒未充分溶解而造成資源浪費(fèi)。 本實(shí)用新型還設(shè)有控制整個(gè)系統(tǒng)的緊急關(guān)斷裝置和緊急消防裝置，在系統(tǒng)出現(xiàn)故
障或其他緊急情況下，可以啟動(dòng)緊急關(guān)斷裝置停止系統(tǒng)的運(yùn)行，或者啟動(dòng)緊急消防裝置開
展消防工作。 本實(shí)用新型主要原理如下列化學(xué)式
(NH2)2CO+H20 r NH4CONH2
NH4CONH2 NH3 + C02 本實(shí)用新型的基本工作過程袋裝或散裝的尿素粉末運(yùn)輸至尿素顆粒儲(chǔ)罐后，由 給料機(jī)輸送到尿素溶解罐里，用除鹽水將固體尿素溶解成一定濃度的尿素溶液，再通過尿 素溶液混合泵輸送到尿素溶液儲(chǔ)箱，最后尿素溶液經(jīng)過計(jì)量與分配裝置按量分配后通過尿 素溶液輸送泵輸送至尿素水解反應(yīng)器制取所需要的的還原劑——?dú)獍薄?本實(shí)用新型采用PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測和控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對相關(guān)參數(shù)進(jìn)行掃描、 數(shù)據(jù)處理以及報(bào)警；使氣態(tài)還原劑的供應(yīng)量能滿足鍋爐不同運(yùn)行條件下的要求；同時(shí)根據(jù) 指令自動(dòng)完成各系統(tǒng)的程序啟停。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生異常或事故時(shí)，通過保護(hù)、聯(lián)鎖或人工干預(yù)， 使系統(tǒng)在安全工況下運(yùn)行或停機(jī)。 本實(shí)用新型具有安全可靠、控制靈活、操作方便的特點(diǎn)，能夠避免氨在運(yùn)輸與貯存 過程中存在的危險(xiǎn)，是一種具有很高實(shí)用和推廣價(jià)值的氣氨制備系統(tǒng)。

圖1為本實(shí)用新型中尿素顆粒儲(chǔ)罐至尿素溶解罐部分的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本實(shí)用新型中尿素溶液儲(chǔ)箱部分的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3為本實(shí)用新型中尿素水解反應(yīng)器部分的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1 圖3所示，制取煙氣脫氮所需還原劑的尿素水解系統(tǒng)，主要包括依次連接 的尿素顆粒儲(chǔ)罐、給料機(jī)、尿素溶解罐、尿素溶液混合泵、尿素溶液儲(chǔ)箱、尿素溶液輸送泵和 尿素水解反應(yīng)器。 下面分別詳細(xì)描述系統(tǒng)中各個(gè)主要設(shè)備 1.尿素顆粒儲(chǔ)罐 根據(jù)具體情況及實(shí)際要求，設(shè)置尿素顆粒儲(chǔ)罐。尿素顆粒儲(chǔ)罐為碳鋼制造，并配檢 修起吊設(shè)備。尿素顆粒通過給料機(jī)輸送到尿素溶解罐。 尿素顆粒儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)成錐形底立式罐，"錐形"斗部應(yīng)有不小于60。的斜度，頂部有 3°的坡面，在其頂部設(shè)有密封的防塵檢查/進(jìn)入門。由于尿素顆粒易吸潮，尿素顆粒儲(chǔ)罐 設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮輔助設(shè)施防止其吸潮、架橋及堵塞，以保持出料通暢。 尿素顆粒儲(chǔ)罐頂部配有布袋過濾器，保證潔凈氣中最大含塵量不超過50mg/Nm3。
為到達(dá)頂部檢修布袋過濾器，安裝有扶梯。 2.給料機(jī) 根據(jù)筒倉的設(shè)置情況配置相應(yīng)的帶計(jì)量的給料機(jī)，為尿素溶解罐輸送固態(tài)尿素。 對于尿素給料量設(shè)有計(jì)量手段，并且計(jì)量信號接入PLC控制系統(tǒng)中的DCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)顯示、統(tǒng) 計(jì)等功能。 3.尿素溶解罐 尿素溶解罐的功能主要是充分溶解固體尿素，實(shí)現(xiàn)方法是用已經(jīng)給尿素溶液儲(chǔ)罐
加熱后的疏水或輔助蒸汽直接加熱的除鹽水制成一定濃度的尿素溶液。尿素溶解罐設(shè)有水
流量和溫度控制系統(tǒng)外，還采用循環(huán)管道將尿素溶液從尿素溶解罐底部向頂部進(jìn)行循環(huán)，
使尿素溶液更好的混合。同時(shí)，尿素溶液混合泵的流量與揚(yáng)程能滿足將配置好的尿素溶液
輸送至尿素溶液儲(chǔ)罐。 4.尿素溶液儲(chǔ)罐 尿素溶液儲(chǔ)罐為立式平底結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)為現(xiàn)澆鋼筋砼混凝土結(jié)構(gòu)。尿素溶液儲(chǔ)罐依 據(jù)電廠所在地區(qū)可能出現(xiàn)的最惡劣天氣溫度、地震帶、風(fēng)力以及清潔等情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。為 防止尿素溶液在尿素溶液儲(chǔ)罐內(nèi)生成結(jié)晶體，在尿素溶液儲(chǔ)罐底部設(shè)有特定的蒸汽加熱盤 管。尿素溶液儲(chǔ)罐設(shè)置有液位計(jì)與尿素溶液輸送泵出口自動(dòng)閥門。 5.尿素溶液混合泵 尿素溶液混合泵為不銹鋼本體、碳化硅機(jī)械密封的離心泵。此外，尿素溶液混合泵
還利用尿素溶解罐所配置的循環(huán)管道將尿素溶液進(jìn)行循環(huán)，以獲得更好混合。 6.尿素溶液循環(huán)裝置 該裝置是獨(dú)立的高流量、高壓輸送系統(tǒng)，布置在尿素溶液儲(chǔ)罐附近。尿素溶液循環(huán) 裝置使尿素溶液不斷的在計(jì)量分配模塊和尿素溶液儲(chǔ)罐之間循環(huán)。該裝置具有如下多個(gè)功 能 (1)提供尿素溶液通過計(jì)量分配模塊輸送到煙氣脫硝裝置區(qū)域所需壓力； (2)過濾尿素溶液以保證煙氣脫硝裝置噴射設(shè)施的穩(wěn)定運(yùn)行； (3)補(bǔ)充溶液輸送途中損失的熱量以防還原劑結(jié)晶。 7.尿素水解反應(yīng)器[0046] 制取煙氣脫氮所需還原劑的尿素水解系統(tǒng)主要機(jī)理為在特制的反應(yīng)容器中利用 熱源，來完全分解尿素。在所要求的溫度下，特制容器提供足夠的停留時(shí)間以確保尿素到氨 的100%轉(zhuǎn)化率。 反應(yīng)設(shè)備的容積是依據(jù)尿素分解所需的體積來確定。熱源將反應(yīng)設(shè)備內(nèi)的溫度維 持在尿素分解溫度范圍內(nèi)。尿素的添加量由SCR反應(yīng)器需氨量來決定的，負(fù)荷跟蹤性適應(yīng) 鍋爐負(fù)荷變化要求。 為了應(yīng)對緊急情況，本實(shí)用新型還設(shè)置了緊急關(guān)斷裝置和緊急消防裝置，一旦出 現(xiàn)以外需要停止系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，可以啟動(dòng)緊急關(guān)斷裝置，需要開展消防工作時(shí)，可以啟動(dòng)緊急 消防裝置，使得本實(shí)用新型的安全可靠性得到大大提高。 除上述主要設(shè)備外，本實(shí)用新型還配備了 PLC控制系統(tǒng)來完成對制備系統(tǒng)的監(jiān)測 和控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對相關(guān)參數(shù)進(jìn)行掃描和數(shù)據(jù)處理以及報(bào)警；使氣態(tài)還原劑的供應(yīng)量能滿 足鍋爐不同運(yùn)行條件下的要求；同時(shí)，根據(jù)指令自動(dòng)完成各工藝系統(tǒng)的程序啟停。當(dāng)系統(tǒng)發(fā) 生異常或事故時(shí)，通過保護(hù)、聯(lián)鎖或人工干預(yù)，使系統(tǒng)在安全工況下運(yùn)行或停機(jī)。
權(quán)利要求制取煙氣脫氮所需還原劑的尿素水解系統(tǒng)，其特征在于，包括依次連接的尿素顆粒儲(chǔ)罐、給料機(jī)、尿素溶解罐、尿素溶液混合泵、尿素溶液儲(chǔ)箱、尿素溶液輸送泵和尿素水解反應(yīng)器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制取煙氣脫氮所需還原劑的尿素水解系統(tǒng)，其特征在于，所 述尿素顆粒儲(chǔ)罐為錐形底立式罐。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制取煙氣脫氮所需還原劑的尿素水解系統(tǒng)，其特征在于，所 述尿素顆粒儲(chǔ)罐頂部設(shè)有布袋過濾器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制取煙氣脫氮所需還原劑的尿素水解系統(tǒng)，其特征在于，所 述尿素溶解罐底部設(shè)有兩路相互并聯(lián)的尿素溶液混合泵，兩路尿素溶液混合泵并聯(lián)后與尿 素溶液儲(chǔ)箱連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制取煙氣脫氮所需還原劑的尿素水解系統(tǒng)，其特征在于，所 述尿素溶液混合泵為不銹鋼本體、碳化硅機(jī)械密封的離心泵。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制取煙氣脫氮所需還原劑的尿素水解系統(tǒng)，其特征在于，所 述尿素溶解罐底部與頂部之間還設(shè)有循環(huán)管道。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制取煙氣脫氮所需還原劑的尿素水解系統(tǒng)，其特征在于，所 述尿素溶液儲(chǔ)箱底部設(shè)有蒸汽加熱盤管。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制取煙氣脫氮所需還原劑的尿素水解系統(tǒng)，其特征在于，所 述制取煙氣脫氮所需還原劑的尿素水解系統(tǒng)還設(shè)有尿素溶液返流罐，尿素溶液返流罐通過 并聯(lián)后的兩路尿素溶液返流泵與尿素溶解罐頂部相連。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的制取煙氣脫氮所需還原劑的尿素水解系統(tǒng)，其特征在于，所 述尿素溶液儲(chǔ)箱和尿素水解反應(yīng)器兩者底部均通過管道與尿素溶液返流罐連通。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制取煙氣脫氮所需還原劑的尿素水解系統(tǒng)，其特征在于，所 述制取煙氣脫氮所需還原劑的尿素水解系統(tǒng)還設(shè)有控制整個(gè)系統(tǒng)的緊急關(guān)斷裝置和緊急 消防裝置。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種制取煙氣脫氮所需還原劑的尿素水解系統(tǒng)，主要包括依次連接的尿素顆粒儲(chǔ)罐、給料機(jī)、尿素溶解罐、尿素溶液混合泵、尿素溶液儲(chǔ)箱、尿素溶液輸送泵和尿素水解反應(yīng)器?；竟ぷ鬟^程袋裝或散裝尿素粉末儲(chǔ)存于尿素顆粒儲(chǔ)罐，由給料機(jī)輸送到尿素溶解罐里溶解成尿素溶液，再通過尿素溶液混合泵輸送到尿素溶液儲(chǔ)罐；尿素溶液經(jīng)由計(jì)量與分配裝置分配后進(jìn)入本系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備——尿素水解反應(yīng)器制取所需的還原劑——?dú)獍?。本?shí)用新型安全可靠，操作靈活、方便，具有很高的實(shí)用價(jià)值。
文檔編號C01C1/08GK201458752SQ20092008199
公開日2010年5月12日 申請日期2009年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月24日
發(fā)明者吳學(xué)良, 趙齊, 高燎 申請人:成都銳思環(huán)保技術(shù)有限責(zé)任公司