CN109534359B - 一种用于烟气脱硝***的氨气制备装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于烟气脱硝***的氨气制备装置,包括包括氨气生成器内壁、第一提效环、第一扰流锥、第二提效环、第三提效环和第二扰流锥;氨气生成器内壁为圆筒状;第一提效环的截面为斜扇形面;第二提效环和第三提效环的截面为斜扇形,第一扰流锥和第二扰流锥均为圆锥形斜面;第一提效环、第一扰流锥、第二提效环、第三提效环和第二扰流锥沿氨气生成器的轴线方向顺次布设。本发明提出了一种用于烟气脱硝***的氨气制备装置,该装置具有制备氨气效率高、节能环保、安全可靠、结构简单、而且制造及运行成本较低等优点,本发明通过对氨气生成器结构的优化设计来提高尿素的氨气转化率。

Description

一种用于烟气脱硝***的氨气制备装置
技术领域
本发明涉及一种用于烟气脱硝***的氨气制备装置,属于烟气脱硝领域。
背景技术
随着社会经济尤其是工业经济发展,大气污染越来越严重。大气污染物中主要的一种组分为氮氧化物,氮氧化物不仅刺激人的呼吸***,损害动植物,破坏臭氧层,而且也是引起温室效应、酸雨和光化学反应的主要物质之一。世界各地对氮氧化物的排放限制要求都趋于更严格,火电厂、垃圾焚烧厂和水泥厂等是氮氧化物排放的主要来源。
目前氮氧化物减少排放技术方案主要有:(1)低氮燃烧技术,即在燃烧过程中控制氮氧化物的生成,主要适用于大型燃煤锅炉等;低氮氧化物燃烧技术只能降低氮氧化物排放值的30~50%;(2)选择性催化还原技术(SCR,Selective Catalytic Reduction),主要用于大型燃煤锅炉,是目前我国烟气脱硝技术中的主流应用技术;(3)选择性非催化还原技术(SNCR,Selective Non-Catalytic Reduction),主要用于垃圾焚烧厂等中、小型锅炉,技术成熟,但其效率低于SCR法;(4)选择性催化还原技术(SCR)+选择性非催化还原技术(SNCR),主要用于大型燃煤锅炉低氮氧化物排放和场地受限情况,也比较适合于旧锅炉改造项目。
主流的选择性催化还原技术(SCR工艺技术),其基本原理是利用还原剂(如NH3等)在催化剂表面通过催化作用将氮氧化物转为无害的氮气,达到氮氧化物减量排放的目的。还原剂氨气的制备技术在烟气脱硝***中起关键的作用。
现有涉及烟气脱硝还原剂氨气制备的技术方案中,专利号CN106966409A公开了一种制氨***,该技术虽涉及烟气脱硝还原剂氨气制备的技术,但该技术是采用液氨蒸发的方法制备氨气;专利号CN108796537A公开了一种火电厂电解制氢合成氨***,该技术虽涉及烟气脱硝还原剂氨气制备的技术,但该技术是采用电解水制氢再合成氨气的技术。
CN106966409A和CN108796537A分别用于烟气脱硝***所需还原剂氨气的制备。CN106966409A中所采用的液氨对人体危害性较大,属于危险品限制使用。CN108796537A采用电解水制氢再与氮气合成氨气的技术,该技术所涉工艺和设备较复杂,成本较高、生成氨气的效率较低,不适宜烟气脱硝***所需氨气的制备。
为解决烟气脱硝***所需还原剂氨气制备的问题,本发明提出了一种用于烟气脱硝***的氨气制备装置,该装置具有制备氨气效率高、节能环保、安全可靠、结构简单、而且制造及运行成本较低等优点,本发明通过对氨气生成器结构的优化设计来提高尿素的氨气转化率。
发明内容
本发明的主要目的在于解决烟气脱硝***所需还原剂氨气制备的问题。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案为一种用于烟气脱硝***的氨气制备装置,包括氨气生成器内壁6-1、第一提效环6-2、第一扰流锥6-3、第二提效环6-4、第三提效环6-5和第二扰流锥6-6;
氨气生成器内壁6-1为圆筒状;第一提效环6-2的截面为斜扇形面,通过支撑结构与氨气生成器内壁6-1连接;第二提效环6-4和第三提效环6-5的截面为斜扇形分别固定于氨气生成器内壁6-1,第一扰流锥6-3和第二扰流锥6-6均为圆锥形斜面,通过支撑结构与氨气生成器内壁6-1连接;第一提效环6-2、第一扰流锥6-3、第二提效环6-4、第三提效环6-5和第二扰流锥6-6沿氨气生成器6的轴线方向顺次布设。
与现有技术相比较,本发明具有如下有益效果。
本发明提出了一种用于烟气脱硝***的氨气制备装置,该装置具有制备氨气效率高、节能环保、安全可靠、结构简单、而且制造及运行成本较低等优点,本发明通过对氨气生成器结构的优化设计来提高尿素的氨气转化率。
附图说明
图1一种用于烟气脱硝***的氨气制备装置结构示意图。
图中:6-1、氨气生成器内壁,6-2、第一提效环,6-3、第一扰流锥,6-4、第二提效环,6-5、第三提效环,6-6、第二扰流锥。
图2一种用于燃气内燃机烟气尾部脱硝***示意图。
1、燃气锅炉排烟口,2、溴化锂设备,3、SCR反应器,4、催化剂,5、烟囱,6、氨气生成器,7、尿素溶液罐,8、压缩空气罐,9、尿素溶液管,10、压缩空气管,11、喷枪,12、调节阀,13、风机,14、旁路烟道,15、烟道,16、换热器。
具体实施方式一
以下结合图,以某分布式能源站4.4MW燃气内燃机机组烟气脱硝***为例,对本发明作进一步说明。
某分布式能源站4.4MW燃气内燃机机组SCR烟气脱硝***,如图1和图2,燃气内燃机排烟口1处烟气温度为430~550℃,最高可达600℃,发电出力均为4.4MW,在燃气内燃机负荷率为100%时烟气量均为干态19888Nm3/h,在标态、干基5%O2条件下NOx均为500mg/Nm3;溴化锂设备2的烟气出口温度为145℃;催化剂4适宜温度范围为170~400℃;在SCR反应器3和烟囱5之间增设换热器16。
通过高温变频风机13和调节阀12调节旁路烟道14中的烟气量,使SCR反应器3入口处烟气温度为175℃;SCR反应器3出口处、换热器16入口处烟气温度基本为175℃,烟气通过换热器16后温度为72℃,通过烟囱5排空。
在SCR反应器3和烟囱5之间增设换热器16后一种用于燃气内燃机烟气尾部脱硝***的能效更高。
尿素溶液罐7中浓度为30~50%的尿素溶液通过尿素溶液管9进入喷枪11,压缩空气罐8中压力为0.3~0.8公斤的压缩空气通过压缩空气管10进入喷枪11,喷枪11垂直轴向***氨气生成器6,尿素溶液在压缩空气和喷枪11喷嘴的作用下在氨气生成器6中雾化,如图1,三个提效环的作用可使雾化后的尿素微液滴与烟气充分混合,混合后的烟气速度提高被加速冲向两个扰流锥,两个扰流锥的作用可使混合后的烟气形成回流,延长尿素微液滴在氨气生成器6中生成氨气的时间,雾化后的尿素微液滴在氨气生成器6中烟气温度400~550℃条件下分解生成氨气,通过对氨气生成器6如图1的结构优化设计提高了尿素的氨气转化率。
所生成的氨气随烟气进入SCR反应器3,烟气中的氮氧化物与所生成氨气在催化剂4的表面进行催化反应生成氮气,SCR反应器3出口处NOx在标态、干基5%O2条件浓度下为30mg/Nm3
本发明提出了一种用于烟气脱硝***的氨气制备装置,该装置具有制备氨气效率高、节能环保、安全可靠、结构简单、而且制造及运行成本较低等优点,本发明通过对氨气生成器结构的优化设计来提高尿素的氨气转化率。

Claims (2)

1.一种用于烟气脱硝***的氨气制备装置,其特征在于:包括氨气生成器内壁(6-1)、第一提效环(6-2)、第一扰流锥(6-3)、第二提效环(6-4)、第三提效环(6-5)和第二扰流锥(6-6);
氨气生成器内壁(6-1)为圆筒状;第一提效环(6-2)的截面为斜扇形面,通过支撑结构与氨气生成器内壁(6-1)连接;第二提效环(6-4)和第三提效环(6-5)的截面为斜扇形分别固定于氨气生成器内壁(6-1),第一扰流锥(6-3)和第二扰流锥(6-6)均为圆锥形斜面,通过支撑结构与氨气生成器内壁(6-1)连接;第一提效环(6-2)、第一扰流锥(6-3)、第二提效环(6-4)、第三提效环(6-5)和第二扰流锥(6-6)沿氨气生成器(6)的轴线方向顺次布设;
第一提效环(6-2)、第二提效环(6-4)和第三提效环(6-5)沿烟气流动方向其横截面积由大变小;
第一扰流锥(6-3)和第二扰流锥(6-6)沿烟气流动方向其横截面积由小变大。
2.根据权利要求1所述的一种用于烟气脱硝***的氨气制备装置,其特征在于:进入氨气生成器内壁(6-1)的烟气温度为350~650℃。
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