一种利用高温烟气余热的节能型尿素热解系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及火电厂尿素热解脱硝系统，具体为一种利用高温烟气余热的节能型尿素热解系统。
【背景技术】
[0002]目前，国内大型发电厂烟气脱硝主要采用选择性催化烟气脱硝技术(SCR)，其化学反应机理比较复杂，但主要的反应是NH3在一定的温度和催化剂作用下，选择性地把烟气中的NOx还原成N2和H2O等，目前最常用的还原剂制备方案一般有3种:液氨法、氨水法和尿素法。
[0003]采用液氨法，具有投资少，运行费用较低等优点。但其在储存和制备系统在安全、消防和环保等方面需满足相关的规范，对电厂的日常运行和管理需按二级重大危险源要求，如管理不善极易造成重大事故;氨水法较液氨法相对安全，但同样存在安全隐患，且与其他常用方法比较运行费用最高，因此国内电厂已很少使用。
[0004]尿素法主要采用的是尿素热解制氨技术，其技术要点为利用热空气作为热源，在350?600°C下快速分解浓度为40?55%的尿素水溶液制取氨气。其优点为近常压解热，操作压力低。其缺点是能耗大、运行费用高。尿素热解装置在运行过程中，由于稀释风温度低、流量大，将风加热至350?600°C需要吸收大量的热量，同时脱硝系统需氨量大，尿素热解也要吸收较大的热量，因此，这两部分热量综合之下，需要消耗大量的燃油或者电能为其提供充足的热量。
[0005]尿素热解系统中，尿素溶液经由供液栗、计量与分配装置、雾化喷嘴等进入热解炉内与电加热器出口的高温稀释风混合均匀后分解，生成NH3(体积浓度小于5%)、H20和C02，热解炉出口气体混合物再通过氨喷射系统喷入脱硝反应器。以国内300MW燃煤机组为例，如果其热解稀释风风源为环境风，并采用电加热器对其进行加热，在额定工况下运行时的耗电量可达到860kWh/h，而电能属于清洁的二次能源，从能源利用的角度分析，因使用环境风作为稀释风风源而导致电能大量消耗的方式是不经济的。
[0006]为了利用高温烟气热量使尿素溶液热解制氨，授权公告号为CN202438306U的实用新型专利公开了一种利用电厂锅炉烟气余热使尿素热解的装置，通过在锅炉烟道内布置管式换热器，利用烟气热量将预热后的冷风加热到600°C以满足尿素热解制氨热量要求。但是该专利并未考虑管式换热器存在故障时，脱硝系统的安全可靠性，同时，并未考虑锅炉变负荷运行时的温度控制，变负荷运行状况较差。
[0007]授权公告号为CN104226109A的发明专利公开了一种锅炉内置尿素热解管的SCR脱硝方法及其装置，该发明通过在锅炉低温过热器或低温再热器区域布置尿素热解管束，通过压力风的驱动尿素溶液在尿素热解管束中直接热解制氨。该发明提出的工艺，利用高温烟气热量在尿素热解管束中直接完成了尿素热解制氨过程，尽管是对高温烟气的余热利用，但是由于管束尺寸的限制，尿素热解存在反应不充分，转化率降低的问题，同时，低温过热器或低温再热器区域布置空间有限。
[0008]而授权公告号为CN104587830A和CN102210974A的发明专利公开了尿素溶液烟道内直喷热解的装置及方法，均利用SCR反应器入口烟气热量对尿素溶液进行直接热解，无需水解和热解所必须的专门热源。相比较授权公告号为CN104226109A的发明专利，尿素热解空间充足，且无需布置专门的热解管束，但是由于流速问题，同样存在尿素热解转化率降低的问题，同时，尿素溶液直接喷入炉内，存在尿素液滴来不及反应而在烟道内堆积的问题。
[0009]授权公告号为CN202609955U的实用新型专利公开了一种脱硝用尿素热解制氨工艺装置，通过从锅炉烟气中引出热烟气，通过外置换热器对空气进行加热，满足尿素热解热量需求。与授权公告号为CN202438306U的实用新型专利相比，该专利将换热器放置在锅炉夕卜，换热后的烟气直接进入烟囱，但是，存在的问题是，烟气从锅炉内引出，对烟道和挡板的材质要求较高，同时，换热器中换热后的烟气直接进入烟囱，这部分烟气的热量没有得到进一步利用，对于锅炉引出位置后的受热面存在一定影响。
【发明内容】
[0010]针对上述问题，本实用新型提供了一种利用高温烟气余热的节能型尿素热解系统，通过在燃煤锅炉转向室区域内置烟气-稀释风换热器，替代电加热器，通过利用高温烟气热量加热尿素热解所需的稀释风，有效降低尿素热解脱硝系统能耗水平，达到节能减排目的。
[0011]本实用新型采用的技术方案是，一种利用高温烟气余热的节能型尿素热解系统，上述系统包括依次相连的稀释风管道、烟气-稀释风换热器、电加热器、稀释风旁路和热解炉，上述烟气-稀释风换热器位于燃煤锅炉的转向室区域，稀释风管道和电加热器之间还设有稀释风旁路。
[0012]进一步地，上述稀释风管道出口分为两路，一路通过第一阀门与烟气-稀释风换热器进口相连，另一路通过第二阀门经与烟气-稀释风换热器出口汇合后，与电加热器进口相连，电加热器出口与热解炉的进口相连。
[0013]进一步地，上述烟气-稀释风换热器为稀释风走管内，烟气走管外的管式或鳍片管换热器。
[0014]进一步地，上述稀释风为空气，上述系统还包括增压风机，上述增压风机设于稀释风管道之前，将空气增压后通过稀释风管道送入烟气-稀释风换热器。
[0015]进一步地，上述稀释风为热二次风，上述系统还包括高温增压风机，上述高温增压风机设于稀释风管道之前，用于对热二次风进行增压。
[0016]进一步地，上述稀释风为热一次风。
[0017]进一步地，上述的稀释风管道和电加热器之间的稀释风旁路上还设有温度检测器。可有效调节稀释风温度，并且当换热器产生较大磨损、泄漏等故障时，旁路稀释风可保障烟气-稀释风换热系统的安全性。
[0018]与现有技术相比，本实用新型所提供的一种天然气压力能回收综合利用系统，具有以下优点:
[0019]1、创新性地引入烟气-稀释风换热器，通过高温烟气对尿素热解系统进行加热，替代常规的天然气燃烧放热、柴油燃烧放热、电加热等加热方式，大大降低了尿素热解脱硝系统能耗，保证脱硝系统稳定运行的情况下，实现较好地节能减排效果。
[0020]2、通过在主稀释风管道上设置旁路稀释风管道，可有效调节稀释风温度，通过稀释风旁路调节，可较好地适应不同负荷下的烟温水平，实现最优运行；当换热器产生较大磨损、泄漏等故障时，通过稀释风旁路和电加热器热备用可确保烟气-稀释风换热系统的安全可靠。
【附图说明】
[0021]图1为本实用新型的原理图。
【具体实施方式】
[0022]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
[0023]下面结合附图和实施例，对本实用新型