专利名称：基于电厂燃机出口的过渡烟道的氨气制备装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于环保技术领域，涉及燃煤电厂锅炉尾气处理中的脱硝技术，尤其涉及脱硝系统中的吸收剂氨的制备装置。
背景技术：
我国是燃煤大国，每年火电厂运行都会产生大量的二氧化硫和二氧化氮气体，这些都会对环境造成一定的危害，其中二氧化硫脱除因为法律的规定在国内已经普及，而脱硝的相关法规没有出台，脱硝的普及率远低于脱硫，但随着国家对环境保护的重视、法律法规的完善，脱硝技术在不久的将来也会得到普及。选择性催化还原烟气脱硝SCR工艺是目前应用广泛的脱硝技术，采用NH3为反应齐U，是脱硝效率最高的工艺。电厂可以采购反应剂时可以直接采购无水氨(NH3 > 99%)或氨水(NH3 <四.7%)，或者采购尿素来热解制氨，无水氨在环境条件下为气态状态，直接采购无水氨存储和运输的过程存在危险性，因此，电厂一般采购安全而且便于存储和运输的氨水或者尿素为反应剂，在脱硝反应前才将尿素热解成NH3、C02、H20。尿素常压加热到熔点温度132. 70C，开始气化，加热到152°C分解产生NH3与HNC0。电厂常规尿素热解制氨工艺是采用热解炉，将40 50%浓度的尿素溶液喷入尿素热解炉，加热介质烟气/气体从热解炉入口进入时，被电加热或者其他热源加热至350 600°C，然后流过热解炉的加热段6 (如图1所示)，将尿素溶液持续加热，最终溶液分解成 NH3、C02、H20。
实用新型内容本实用新型的目的是直接对电厂燃机出口的过渡烟道进行改造而提供一种基于电厂燃机出口的过渡烟道的氨气制备装置，它直接利用烟气的高温热解尿素来制氨，从而节约能源，简化设备。为实现上述目的，本实用新型所采取的技术方案是该基于电厂燃机出口的过渡烟道的氨气制备装置包括压缩空气储罐和尿素溶液罐；在所述过渡烟道内，沿过渡烟道的圆周方向均勻地安装有双相流雾化喷嘴，所述双相流雾化喷嘴靠近过渡烟道的烟气入口， 在所述双相流雾化喷嘴的后方设有静态混合器；所述压缩空气储罐和尿素溶液储罐均与各所述双相流雾化喷嘴连通。进一步地，在所述尿素溶液罐的出口处安装有泵。本实用新型与现有技术相比的不同点以及有益效果如下1.原理不同。热解炉热解只是一个受热过程，因热解段足够长，尿素溶液可以在炉内较长时间停留受热，尿素溶液液滴大小不受限制。而本实用新型则是将尿素雾化成非常细小的液滴，并通过在烟道内设置静态混合装置，使尿素液滴迅速在过渡烟道迅速与烟气混合，受热分解。2.设计理念不同。原有的氨气制备装置需要专门的一套设备用于热解尿素，而本实用新型则是直接充分利用火电厂高温设施多的特点，用已有的设备做合理的改造作为热解反应的发生段。3.设备简单，流程简化，经济节约。现有的技术需将储存的尿素溶液送至热解炉热解，热解炉常见高度可达50米以上，设备和建设费用高，而本实用新型可以省去热解炉， 只需用泵将尿素溶液输送至过渡烟道上布置的多个双相流雾化喷嘴。但考虑到仅设置喷嘴可能会使烟气与尿素溶液难以混合均勻，本实用新型在过渡烟道内于双相流雾化喷嘴的后方安装有静态混合器，使尿素溶液与从来自压缩空气储罐的压缩空气混合，由双相流雾化喷嘴雾化成极小的液滴进入过渡烟道，然后在静态混合器的作用下，迅速与烟气混合，完成热解反应，极大地简化了设备和流程，节约建设经费，且设备越简单，建成后所需的运行维护成本也越低，因此本实用新型经济意义高。4.热解炉需要专门的场地，而本实用新型仅需在过渡烟道安装双相流雾化喷嘴和静态混合器，不需要专门的场地。如果电厂已有脱销工艺，如需安装本实用新型氨气制备装置，也无需安排专门的场地，直接在过渡烟道上改造即可，易于实施。5.本实用新型可以有效利用电厂燃机出口的过渡烟道中烟气的热量，无需其他能源，而热解炉需用燃煤或者燃油来提供专用的能源，可见本实用新型更低碳环保。
图1为尿素热解炉的侧视简图；图2为本实用新型装置的结构示意图；图3为电厂燃机的结构示意图；图中1.压缩空气储罐，2.尿素溶液罐，3.溶液泵，4.双相流雾化喷嘴，5.燃机出口的过渡烟道，6.热解炉的加热段，7.燃机扩口段，8.余热锅炉入口扩口段，9. 二级再热器，10.燃机出口的过渡烟道入口，11.燃机出口的过渡烟道出口，12.静态混合器。
具体实施方式
由图1可以看到，热解炉是一整套昂贵的设备，占用场地大，运行时需要用柴油或者电能这些专门的热能来热解尿素。并且，选择性催化还原烟气脱硝SCR工艺尿素热解工艺的不足，如热解炉设备昂贵、占用场地大，运行时需要额外的能源等。 考虑到火电厂内高温设施较多，本实用新型从火电厂的已有设备中寻找可以替代热解炉的设备。经比较发现，在30 100%负荷下，燃机出口的过渡烟道5内的烟气温度为 440 600°C，满足热解的温度条件，且烟道内无其他设备，不用担心尿素溶液的腐蚀性。同时，烟气经燃机扩口段7之后，经过过渡烟道5，后进入余热锅炉入口扩口段8和二级再热器9，即到达SCR催化剂处(SCR催化剂布置在二级再热器9之后)(参见图3)。因此，如果能够直接利用过渡烟道5内的环境，将尿素溶液在这里热解，不但节约设备和能源，反应完成的反应物还能随着烟气流至SCR催化剂处，无需专门输送。 经比较发现，热解炉的加热段6较长，尿素溶液可以在加热段6充分加热，因此对进入热解炉溶液液滴大小没有任何的要求，尿素溶液在热解炉内仅完成受热分解这个过程。而燃机的过渡烟道5较短，烟气流速快，尿素溶液在这里停留的时间短，需要快速完成热解反应。为此，本实用新型直接对电厂燃机出口的过渡烟道做出改进，利用过渡烟道较短、烟气流速快的特点，直接利用烟气的高温热解尿素来制氨，从而提供简洁高效的热解方法，对我国火电厂脱硝工艺具有普遍意义。本实用新型通过将尿素溶液预先雾化成极细的液滴喷入烟道，然后在过渡烟道静态混合器中使得尿素液滴和烟气充分混合，使尿素液滴迅速受热分解，由此极大地提高热解速率。如图2所示，本实用新型在电厂燃机出口的过渡烟道5内，沿过渡烟道5的圆周方向均勻地安装有多个双相流雾化喷嘴4，且双相流雾化喷嘴4靠近过渡烟道5的烟气入口。 在过渡烟道5内安装有静态混合器12，且静态混合器12位于双相流雾化喷嘴4的后方。压缩空气储罐1和尿素溶液罐2在过渡烟道5外，且压缩空气储罐1和尿素溶液罐2均与各个双相流雾化喷嘴5连通。在尿素溶液2的出口处安装有溶液泵3，溶液泵3位于尿素溶液罐2和双相流雾化喷嘴5之间。尿素溶液罐内盛有尿素溶液作为用于制取氨气的反应物。本实用新型中工作时，尿素溶液由溶液泵3输送至双相流雾化喷嘴4的入口，在双相流雾化喷嘴4的入口处混合来自压缩空气储罐1的压缩空气，后在一定的流量和压力下进入双相流雾化喷嘴4，由双相流雾化喷嘴4雾化成细小的颗粒。位于双相流雾化喷嘴4的后方的静态混合器12，用于加快尿素雾滴与烟气的混合，在燃机出口烟气的高温环境下，在很短的时间内尿素液滴就热解成为NH3、C02、H2O,进入催化剂模块后与二氧化氮反应。如图3所示，过渡烟道5通常为圆形烟道。由于过渡烟道5较短而烟道内的烟气速度较高，因此烟气停留时间较短，而尿素溶液在高温条件下具有较强的腐蚀能力，如果液滴没有完成蒸发热解就到达余热锅炉受热面，可能会造成受热面高温腐蚀。为此，利用燃机过渡烟道5的烟气热解尿素时，必须在过渡段烟道内5完成尿素液滴的蒸发分解过程。为加快尿素分解，需在烟道内设置静态混合器12，帮助尿素液滴和烟气混合。本实用新型氨气制备装置充分利用火电厂高温设施，设备精简，利于建设，节约成本，占场地面积小，改变原有热解只是单纯加热反应物的思路，对电厂脱销工艺流程的简化、电厂余热的利用十分有利，具有非常重大的推广意义。
权利要求1.一种基于电厂燃机出口的过渡烟道的氨气制备装置，其特征是包括压缩空气储罐和尿素溶液罐；在所述过渡烟道内，沿过渡烟道的圆周方向均勻地安装有双相流雾化喷嘴， 所述双相流雾化喷嘴靠近过渡烟道的烟气入口，在所述双相流雾化喷嘴的后方设有静态混合器；所述压缩空气储罐和尿素溶液储罐均与各所述双相流雾化喷嘴连通。
2.根据权利要求1所述的基于电厂燃机出口的过渡烟道的氨气制备装置，其特征是 在所述尿素溶液罐的出口处安装有泵。
专利摘要本实用新型公开了一种基于电厂燃机出口的过渡烟道的氨气制备装置，它包括压缩空气储罐和尿素溶液罐；在所述过渡烟道内，沿过渡烟道的圆周方向均匀地安装有双相流雾化喷嘴，所述双相流雾化喷嘴靠近过渡烟道的烟气入口，在所述双相流雾化喷嘴的后方设有静态混合器；所述压缩空气储罐和尿素溶液储罐均与各所述双相流雾化喷嘴连通。本实用新型直接利用烟气的高温热解尿素来制氨，从而节约能源，简化设备。
文档编号C01C1/02GK202246107SQ20112039154
公开日2012年5月30日 申请日期2011年10月14日 优先权日2011年10月14日
发明者刘颖绮, 宋玉宝, 杨恂, 牛国平, 王义兵, 赵俊武 申请人:苏州华瑞能泰发电技术有限公司