本實(shí)用新型涉及碳酸氫銨溶液制氨領(lǐng)域，尤其是一種用于SCR反應(yīng)的碳酸氫氨溶液熱解精餾提純制氨系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

氮氧化物是發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣與火電廠燃煤排煙的主要有害排放物之一，導(dǎo)致一系列環(huán)境問題并危害人類健康。目前排煙脫硝主要采用NO_X轉(zhuǎn)化效率較高的SCR反應(yīng)脫硝技術(shù)。尿素溶液是常用的SCR反應(yīng)脫硝技術(shù)的還原劑，其原理是將尿素溶液噴至煙氣管道與高溫?zé)煔饣旌?，使其霧化分解產(chǎn)生氨氣，在催化劑的作用下，NO_X被氨氣還原成N₂。其缺點(diǎn)是尿素溶液在煙氣中熱解產(chǎn)生雜質(zhì)氣體二氧化碳影響SCR反應(yīng)脫硝。與尿素相比，碳酸氫氨分解溫度低，水中溶解度大等優(yōu)點(diǎn)，也被用作SCR反應(yīng)脫硝技術(shù)的還原劑原料，但碳酸氫氨熱解產(chǎn)生的二氧化碳仍會(huì)影響SCR反應(yīng)脫硝。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，提出了一種用于SCR反應(yīng)的碳酸氫氨溶液熱解精餾提純制氨系統(tǒng)，其能夠有效分離出碳酸氫氨熱解產(chǎn)生的二氧化碳，排除二氧化碳對(duì)SCR反應(yīng)脫硝的干擾，從而提高SCR反應(yīng)速率。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：一種用于SCR反應(yīng)的碳酸氫氨溶液熱解精餾提純制氨系統(tǒng)，包括碳酸氫銨分解室、氨水蒸發(fā)室、煙氣管道和SCR反應(yīng)器，SCR反應(yīng)器與煙氣管道連通，碳酸氫銨分解室和氨水蒸發(fā)室之間通過換熱循環(huán)裝置連接，還包括碳酸氫銨溶解室、氨氣吸收器和冷卻器，所述碳酸氫銨溶解室的出液口與碳酸氫銨分解室的出液口連通，碳酸氫銨溶解室的第一進(jìn)液口與碳酸氫銨分解室的進(jìn)液口連通，碳酸氫銨溶解室的第二進(jìn)液口與冷卻器的冷卻水出口連通；

所述碳酸氫銨分解室的出氣口與氨氣吸收器的進(jìn)氣口連通；

所述氨氣吸收器的出液口與氨水蒸發(fā)室的進(jìn)液口連通，氨水蒸發(fā)室的出液口與冷卻器的稀氨水溶液進(jìn)液口連通，冷卻器的出液口與氨氣吸收器的稀氨水溶液進(jìn)液口連通；

氨水蒸發(fā)室的出氣口與煙氣管道連通。

本實(shí)用新型中，所述換熱循環(huán)裝置為導(dǎo)熱油換熱循環(huán)裝置，包括分別設(shè)置在碳酸氫銨分解室、氨水蒸發(fā)室內(nèi)的升膜裝置和連接兩升膜裝置的導(dǎo)熱油管，兩升膜裝置之間通過導(dǎo)熱油管連接形成閉合的循環(huán)裝置，導(dǎo)熱油管設(shè)置在煙氣管道內(nèi)。

所述碳酸氫銨分解室的出氣口依次通過氣體混合管和微孔過濾器與氨氣吸收器的進(jìn)氣口連通，氣體混合管上設(shè)有泵。

所述氨氣吸收器的出氣口處設(shè)有閥門。

所述氨水蒸發(fā)室的出氣口通過氨氣輸送管道與氨氣噴嘴連接，氨氣噴嘴設(shè)置在煙氣管道內(nèi)，氨氣輸送管道上設(shè)有氣體泵。

所述升膜裝置包括殼體、數(shù)層液槽和導(dǎo)熱油換熱管，液槽和導(dǎo)熱油換熱管均設(shè)置在殼體內(nèi)，液槽沿豎直方向上下間隔設(shè)置，每層液槽上設(shè)有數(shù)根導(dǎo)熱油換熱管，殼體的頂部設(shè)有出氣口，殼體的底部設(shè)有出液口，殼體的側(cè)面設(shè)有導(dǎo)熱油進(jìn)油口和導(dǎo)熱油出油口，導(dǎo)熱油進(jìn)油口和導(dǎo)熱油出油口分別與數(shù)層液槽上的導(dǎo)熱油換熱管連通，碳酸氫銨分解室內(nèi)升膜裝置的導(dǎo)熱油出油口通過導(dǎo)熱油管與和氨水蒸發(fā)室內(nèi)升膜裝置的導(dǎo)熱油進(jìn)油口連通，氨水蒸發(fā)室內(nèi)升膜裝置的導(dǎo)熱油出油口通過導(dǎo)熱油管與碳酸氫銨分解室內(nèi)升膜裝置的導(dǎo)熱油進(jìn)油口連通。

所述導(dǎo)熱油換熱管的外表面為微槽或者在導(dǎo)熱油換熱管的外表面設(shè)置套網(wǎng)。

所述氨水蒸發(fā)室內(nèi)的升膜裝置的出氣口與煙氣管道連通，其出液口與冷卻器的進(jìn)液口連通。所述碳酸氫銨分解室內(nèi)的升膜裝置的出氣口與氨氣吸收器連通，其出液口與碳酸氫銨溶解室的進(jìn)液口連通。

還包括控制單元，所述控制單元分別與碳酸氫銨分解室的出氣口與氨氣吸收器的進(jìn)氣口連接管路上的泵、冷卻器的冷卻水泵、冷卻器的進(jìn)液口與氨水蒸發(fā)室的出液口連接管路上的泵、氨水蒸發(fā)室的進(jìn)液口與氨氣吸收器的出液口連接管路上的泵、氨水蒸發(fā)室的出氣口與煙氣管道連接管路上的泵、以及SCR反應(yīng)器內(nèi)的含量檢測(cè)裝置連接。

本實(shí)用新型的有益效果：

(1)利用通過循環(huán)得到的純氨氣進(jìn)行SCR反應(yīng)脫硝，提高脫硝效率：本實(shí)用新型以碳酸氫氨為反應(yīng)物，利用氨氣吸收器吸收熱解反應(yīng)產(chǎn)物中的氨氣分離二氧化碳生成氨水，氨水在氨水蒸發(fā)器里解吸出氨氣，噴射至SCR反應(yīng)器，參與SCR反應(yīng)脫銷；通過此循環(huán)系統(tǒng)有效分離出碳酸氫氨熱解產(chǎn)生的二氧化碳，排除二氧化碳對(duì)SCR反應(yīng)脫硝的干擾，噴射提純的氨氣與煙氣混合參與SCR反應(yīng)脫硝，因此可以獲得更高的SCR反應(yīng)速率；

(2)采用了獨(dú)特結(jié)構(gòu)的換熱裝置：碳酸氫氨溶液熱分解室與氨水蒸發(fā)器內(nèi)的加熱方式采用換熱管外表面微槽或換熱管外表面加套網(wǎng)結(jié)構(gòu)，換熱管內(nèi)流有導(dǎo)熱油，換熱管外表面微槽或換熱管外表面加套網(wǎng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能利用毛細(xì)力和潤濕力在水平管外表面形成上升薄膜，加快碳酸氫氨熱解與氨氣解吸速率，節(jié)省能源提高熱量利用效率；

(3)該系統(tǒng)有效利用排煙余熱，減少能耗：循環(huán)利用排煙的余熱，通過導(dǎo)熱油二次換熱為碳酸氫氨熱解反應(yīng)與氨氣解吸提供所需熱量，使得循環(huán)裝置需求的外部能量減少。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是升膜裝置的主視圖；

圖3是圖2的A-A向視圖；

圖4是圖2的B-B向視圖。

圖中：1碳酸氫銨溶解室；2碳酸氫銨分解室；3氣體混合管；4微孔過濾器；5氨氣吸收器；6閥口；7冷卻器；8冷卻水水管；9氨水蒸發(fā)室；10氨氣噴嘴；11煙氣管道升膜裝置； 12導(dǎo)熱油換熱循環(huán)裝置；13煙氣管道；15混合器；16SCR反應(yīng)器；17控制單元；18液槽19 出氣口；20出液口；21殼體22導(dǎo)熱油換熱管；23導(dǎo)熱油出油口；24導(dǎo)熱油進(jìn)油口。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。

如圖1所示，所述用于SCR反應(yīng)的碳酸氫氨溶液熱解精餾提純制氨系統(tǒng)包括碳酸氫銨分解室2、氨水蒸發(fā)室9、煙氣管道13和SCR反應(yīng)器16，SCR反應(yīng)器16與煙氣管道13連通，碳酸氫銨分解室2和氨水蒸發(fā)室9之間通過換熱循環(huán)裝置連接。換熱循環(huán)裝置為導(dǎo)熱油換熱循環(huán)裝置12，導(dǎo)熱油換熱循環(huán)裝置包括分別設(shè)置在碳酸氫銨分解室2和氨水蒸發(fā)室9內(nèi)的升膜裝置11，以及連接兩升膜裝置的導(dǎo)熱油管，兩升膜裝置之間通過導(dǎo)熱油管連接從而形成一個(gè)閉合的循環(huán)系統(tǒng)。同時(shí)，導(dǎo)熱油換熱循環(huán)裝置的導(dǎo)熱油管設(shè)置在煙氣管道13內(nèi)，導(dǎo)熱油管內(nèi)的導(dǎo)熱油吸收煙氣管道內(nèi)的煙氣余熱，并通過二次換熱將熱量傳遞至碳酸氫銨分解室2和氨水蒸發(fā)室9內(nèi)。

該循環(huán)系統(tǒng)還包括碳酸氫銨溶解室1、氨氣吸收器5和冷卻器7，碳酸氫銨溶解室1的出液口通過連接管路與碳酸氫銨分解室2的出液口連通，碳酸氫銨溶解室1的第一進(jìn)液口通過連接管路與碳酸氫銨分解室2的進(jìn)液口連通，兩連接管路上均設(shè)有泵。碳酸氫氨在碳酸氫銨溶解室1里溶解后，泵入碳酸氫銨熱分解室2。碳酸氫銨溶液在熱分解室內(nèi)吸收導(dǎo)熱油換熱管內(nèi)的熱量并發(fā)生熱分解反應(yīng)，其反應(yīng)原理如下所述：

NH₄HCO₃＝NH₃↑+H₂O+CO₂↑

經(jīng)過熱分解后，稀碳酸氫氨溶液被泵入碳酸氫銨溶解室1繼續(xù)溶解碳酸氫氨。

碳酸氫銨分解室2的出氣口通過氣體混合管3和微孔過濾器4與氨氣吸收器5的進(jìn)氣口連通，氣體混合管3上設(shè)有泵，碳酸氫銨分解室2的氣體被泵入氨氣吸收器5內(nèi)。微孔過濾器4使氨氣在氨氣吸收器5內(nèi)充分溶解，少部分的二氧化碳?xì)怏w溶解達(dá)到飽和后，大部分通過氨氣吸收器5的出氣口處的閥口6排放，從而達(dá)到了排出二氧化碳的效果，氨氣吸收器5 內(nèi)充分溶解氨氣后的液體為氨水濃溶液。

氨氣吸收器5的出液口通過連接管路與氨水蒸發(fā)室9的進(jìn)液口連通，氨水蒸發(fā)室9的出液口通過連接管路與冷卻器7的稀氨水溶液進(jìn)液口連通，冷卻器7的稀氨水溶液出液口通過管路與氨氣吸收器5的進(jìn)液口連通。氨氣吸收器5的出液口與氨水蒸發(fā)室9的進(jìn)液口之間的連接管路、以及氨水蒸發(fā)室9的出液口與冷卻器7的稀氨水溶液進(jìn)液口的連接管路上均設(shè)有泵。吸收氨氣后的氨水濃溶液通過泵進(jìn)入氨水蒸發(fā)室9內(nèi)，經(jīng)過導(dǎo)熱油換熱管的高溫升膜蒸發(fā)，產(chǎn)生氨氣，蒸發(fā)出氨氣的低溶度氨水通過泵進(jìn)入冷卻器7內(nèi)冷卻，然后進(jìn)入氨氣吸收器 5內(nèi)繼續(xù)吸收氨氣，從而完成氨氣吸收器5與氨水蒸發(fā)器9之間的循環(huán)。

冷卻水通過冷卻水泵進(jìn)入冷卻室7內(nèi)，冷卻器7的冷卻水出口通過冷卻水水管8與碳酸氫銨溶解室1的第二進(jìn)液口連通。冷卻器7采用水冷卻，為補(bǔ)充碳酸氫氨溶解室1的水量，流出冷卻器7的水部分進(jìn)入碳酸氫氨溶解室1參與溶解碳酸氫氨。

氨水蒸發(fā)室9的出氣口通過氨氣輸送管道與氨氣噴嘴10連接，氨氣噴嘴10設(shè)置在煙氣管道13內(nèi)，氨氣輸送管道上設(shè)有氣體泵。氨水蒸發(fā)器9內(nèi)蒸發(fā)產(chǎn)生的氨氣通過氨氣輸送管被氣體泵泵入氨氣噴嘴10，并噴入煙氣管道13，在混合器15作用下與煙氣充分混合一同進(jìn)入 SCR反應(yīng)器16，進(jìn)行SCR反應(yīng)脫銷。SCR反應(yīng)器16的后方設(shè)有用于測(cè)定NOx與NH3含量的含量檢測(cè)裝置。

本實(shí)用新型還包括控制單元17，所述控制單元17分別與碳酸氫銨分解室2的出氣口與氨氣吸收器5的進(jìn)氣口連接管路上的泵、冷卻器的冷卻水泵、冷卻器7的稀氨水溶液進(jìn)液口與氨水蒸發(fā)室9的出液口連接管路上的泵、氨水蒸發(fā)室9的進(jìn)液口與氨氣吸收器5的出液口連接管路上的泵、氨水蒸發(fā)室9的出氣口與煙氣管道13連接管路上的泵、以及NOx與NH3的含量檢測(cè)裝置連接?？刂茊卧?7通過檢測(cè)經(jīng)過SCR反應(yīng)器16后的NOx與NH3含量，來反饋調(diào)節(jié)循環(huán)系統(tǒng)，控制整個(gè)循環(huán)系統(tǒng)的產(chǎn)氨量。

升膜裝置11包括殼體21、數(shù)層液槽18和導(dǎo)熱油換熱管22，液槽18和導(dǎo)熱油換熱管22 均設(shè)置在殼體21內(nèi)，液槽18沿豎直方向上下間隔設(shè)置，每層液槽18上設(shè)有數(shù)根導(dǎo)熱油換熱管22，數(shù)層液槽上的導(dǎo)熱油換熱管22之間呈并聯(lián)連接，殼體21的頂部設(shè)有出氣口19，體 21的底部設(shè)有出液口20，殼體21的側(cè)面設(shè)有導(dǎo)熱油進(jìn)油口23和導(dǎo)熱油出油口24，導(dǎo)熱油進(jìn)油口23和導(dǎo)熱油出油口24分別與多層液槽18上的導(dǎo)熱油換熱管22連通，碳酸氫銨分解室2內(nèi)升膜裝置的導(dǎo)熱油出油口23通過導(dǎo)熱油管與和氨水蒸發(fā)室9內(nèi)升膜裝置的導(dǎo)熱油進(jìn)油口24連通，氨水蒸發(fā)室9內(nèi)升膜裝置的導(dǎo)熱油出油口23通過導(dǎo)熱油管與碳酸氫銨分解室2 內(nèi)升膜裝置的導(dǎo)熱油進(jìn)油口24連通。所述導(dǎo)熱油換熱管22的外表面為微槽或者在導(dǎo)熱油換熱管22的外表面設(shè)置套網(wǎng)。氨水蒸發(fā)室9內(nèi)的升膜裝置的出氣口19與煙氣管道13連通，其出液口20與冷卻器7的進(jìn)液口連通。碳酸氫銨分解室2內(nèi)的升膜裝置的出氣口19與氨氣吸收器5連通，其出液口20與碳酸氫銨溶解室1的進(jìn)液口連通。

當(dāng)導(dǎo)熱油換熱管22的底部表面與液面相切或者微微浸入時(shí)，由潤濕力、毛細(xì)力和溫差驅(qū)動(dòng)力多等克服重力，驅(qū)動(dòng)液體自下而上在管壁形成均勻連續(xù)的覆蓋整個(gè)表面的薄液膜，具有較高的換熱系數(shù)，進(jìn)而加快蒸發(fā)過程。其熱能利用率高，是一種非常有效的高效節(jié)能強(qiáng)化傳熱的方式，屬于無源強(qiáng)化傳熱技術(shù)，減少了傳熱流體介質(zhì)的功率消耗。

本實(shí)用新型的工作過程如下所述：導(dǎo)熱油換熱循環(huán)裝置12的導(dǎo)熱油通過利用排氣換熱，經(jīng)過泵進(jìn)入碳酸氫氨熱分解室2和氨水蒸發(fā)器9，分別為碳酸氫氨熱分解和氨水解吸氨氣提供熱量。碳酸氫氨在溶解室1里溶解后，泵入熱分解室2。碳酸氫氨熱分解室2反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳、氨氣和部分水蒸氣在氣體混合管3里混合，通過泵和微孔過濾器4進(jìn)入氨氣吸收器5，微孔過濾器4使氨氣充分溶解，少量的二氧化碳?xì)怏w部分溶解達(dá)到飽和后，大部分的二氧化碳?xì)怏w通過閥口6排放。碳酸氫氨經(jīng)過熱分解后，稀碳酸氫氨溶液被泵入溶解室1繼續(xù)溶解碳酸氫氨。吸收氨氣的氨水濃溶液通過泵進(jìn)入氨水蒸發(fā)室9經(jīng)過換熱解吸出氨氣，解析出氨氣后的低溶度氨水通過泵進(jìn)入冷卻器7冷卻，然后進(jìn)入氨氣吸收器5吸收氨氣，完成氨氣吸收器5與氨水蒸發(fā)器9之間的循環(huán)。冷卻器7采用水冷卻，為補(bǔ)充碳酸氫氨溶解室水量，流出冷卻器的水部分進(jìn)入碳酸氫氨溶解室1參與溶解碳酸氫氨。氨水蒸發(fā)器9里解吸的氨氣通過氨氣輸送管被氣體泵泵入氨氣噴嘴10，噴入煙氣管道，在混合器15作用下與煙氣充分混合一同進(jìn)入SCR反應(yīng)器16，進(jìn)行SCR反應(yīng)脫銷?？刂茊卧?7通過檢測(cè)經(jīng)過SCR反應(yīng)器16后的NOx與NH3含量，來反饋調(diào)節(jié)循環(huán)系統(tǒng)，控制循環(huán)系統(tǒng)的產(chǎn)氨量。