專利名稱：用于選擇性催化脫硝的電熱解尿素溶液制氨裝置和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于煙氣選擇性催化脫硝領(lǐng)域，具體涉及一種用于選擇性催化脫硝的電熱解尿素溶液制氨裝置和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
我國氮氧化物(NOx)排放量一直居高不下，嚴重削弱了在二氧化硫減排方面所付出的巨大努力，NOx對酸雨的貢獻呈現(xiàn)逐年上升趨勢，最新監(jiān)測表明，我國酸雨正由硫酸型向硫酸和硝酸復(fù)合型轉(zhuǎn)變。面對日益嚴峻的NOx大氣污染形勢，我國已提出“十二五”期間 NOx降低10%的約束性指標。以氨為還原劑選擇性催化還原(SCR)固定源(如火力發(fā)電廠) 排放的NOx是目前工業(yè)應(yīng)用最為廣泛的脫硝技術(shù)，其中NH3來源于液氨、氨水及尿素。液氨、氨水均屬于危險化學品，在儲存及運輸方面國家和地方有嚴格的法規(guī)要求。 相比液氨和氨水，尿素無毒無害，便于儲存和運輸。由于運輸和儲存過程不需要特別的安全措施，避免泄露造成的污染，在人口稠密、橋梁眾多的地區(qū)采用尿素作為SCR脫硝還原劑具有及其的重要安全、環(huán)境意義。尿素制氨，通常有兩種方法熱解和水解。水解法是將尿素以水溶液的形式加以分解，水解法存在腐蝕、響應(yīng)時間較長等問題，商業(yè)應(yīng)用較少。熱解法是直接快速加熱霧化后的尿素溶液進行分解，加熱源有天然氣、柴油等。美國燃料公司(Fuel Tech)于1995 2000年期間開發(fā)了尿素熱解技術(shù)，N0x0UTULTRA 是該公司尿素熱解的注冊名稱，與該項技術(shù)相關(guān)的美國專利共計42項。2002年成功地實施了第I個尿素熱解的商業(yè)應(yīng)用，2006年， 華能北京熱電有限公司采用Fuel Tech公司的尿素熱解制氨技術(shù)對其4臺830t/h的燃煤鍋爐實施煙氣脫硝技術(shù)改造，這是國內(nèi)首例采用尿素熱解方法分解出還原劑進行SCR煙氣脫硝的工程。名稱為“熱解法尿素制氨工藝”的中國專利申請CN101125666A公開了一種以柴油為熱源的尿素熱解工藝，其使用成本較高。當前尿素熱解制氨技術(shù)較少，國內(nèi)外僅幾家掌握了該方法，實際應(yīng)用尚處在初級階段，且采用天然氣、柴油等為熱源，成本高，控制復(fù)雜且會造成二次污染。為了適應(yīng)新的環(huán)境標準和工業(yè)需求，開發(fā)一種經(jīng)濟高效環(huán)保的尿素熱解工藝顯得尤為重要。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處，本發(fā)明的首要目的在于提供一種電熱解尿素溶液裝置。本發(fā)明的另一目的在于提供一種用于選擇性催化脫硝的電熱解尿素溶液制氨裝置，其包括上述電熱解尿素溶液裝置。本發(fā)明的再一目的在于提供所述的用于選擇性催化脫硝的電熱解尿素溶液制氨裝置的應(yīng)用。本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)一種電熱解尿素溶液裝置，包括熱解池； 熱解池內(nèi)部設(shè)置有依次排布的霧化噴嘴、電熱板和溫控加熱絲；尿素溶液通過霧化噴嘴在熱解池內(nèi)噴成霧狀，霧化溶液遇到經(jīng)溫控加熱絲加熱的電熱板后反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)生的氣體通過排氣口排出；所述的熱解池的外部包覆加熱保溫套；所述的溫控加熱絲通過電流加熱；一種用于選擇性催化脫硝的電熱解尿素溶液制氨裝置，包括尿素溶解系統(tǒng)、尿素溶液熱解系統(tǒng)及自動控制系統(tǒng)，其中，尿素溶解系統(tǒng)和尿素溶液熱解系統(tǒng)依次連接；自動控制系統(tǒng)分別與尿素溶解系統(tǒng)和尿素溶液熱解系統(tǒng)連接；所述的用于選擇性催化脫硝的電熱解尿素溶液制氨裝置還包括尿素溶液儲存系統(tǒng)；尿素溶液儲存系統(tǒng)設(shè)置于尿素溶解系統(tǒng)和尿素溶液熱解系統(tǒng)之間；設(shè)置尿素溶液儲存系統(tǒng)之后，通過尿素溶解系統(tǒng)得到的尿素溶液及時輸送到尿素溶液儲存系統(tǒng)，尿素溶解系統(tǒng)可以少量多次溶解尿素，尿素的溶解更為徹底；所述的尿素溶解系統(tǒng)包括依次連接的尿素顆粒儲存罐、尿素稱重給料機和尿素溶解罐；尿素稱重給料機與自動控制系統(tǒng)連接；所述的尿素溶解罐包含電熱控溫裝置、由自動控制系統(tǒng)控制的除鹽水電子流量計和溶液攪拌器；電熱控溫裝置和溶液攪拌器設(shè)置在尿素溶解罐的內(nèi)部；由自動控制系統(tǒng)控制的除鹽水電子流量計設(shè)置在供水管道上；自動控制系統(tǒng)通過控制尿素稱重給料機和除鹽水電子流量計，從而在尿素溶解罐中通過除鹽水將尿素溶解，得到預(yù)期濃度的尿素溶液；所述的尿素溶解系統(tǒng)還包括用于將配制好的尿素溶液輸送到尿素溶液儲存系統(tǒng)的尿素溶液輸出泵；所述的尿素溶液儲存系統(tǒng)包括尿素溶液儲存罐,尿素溶液儲存罐與上述的尿素溶解系統(tǒng)中的尿素溶液輸出泵連接；所述的尿素溶液儲存罐的內(nèi)部設(shè)置電熱控溫裝置和溶液攪拌器；所述的尿素溶液儲存系統(tǒng)還包括用于將尿素溶液輸送到尿素溶液熱解系統(tǒng)的尿素溶液輸出泵；用于將尿素溶液輸送到尿素溶液熱解系統(tǒng)的尿素溶液輸出泵與尿素溶液儲存 連接；所述的尿素溶液熱解系統(tǒng)包含依次連接的由自動控制系統(tǒng)控制的尿素溶液電子流量計、電熱解尿素溶液裝置、氨氣緩沖罐和由自動控制系統(tǒng)控制的還原氣電子流量計；尿素溶液電子流量計設(shè)置在尿素溶液輸入管道上；還原氣電子流量計設(shè)置在還原氣輸出管道上，用于控制在儲存在氨氣緩沖罐中的還原氣的噴出量；所述的還原氣輸出管道上還設(shè)置電熱控溫裝置；所述的尿素溶液熱解系統(tǒng)還包含用于將高溫煙氣和由電熱解尿素溶液裝置產(chǎn)生的氨氣和水蒸汽鼓入氨氣緩沖罐的煙氣鼓風機；煙氣鼓風機設(shè)置在電熱解尿素溶液裝置和氨氣緩沖罐之間；高溫煙氣和氨氣、水蒸汽形成還原氣；所述的氨氣緩沖罐內(nèi)部設(shè)置電熱控溫裝置；所述的自動控制系統(tǒng)包括煙氣NOx分析儀和可編程邏輯控制裝置；其中，所述的可編程邏輯控制裝置通過數(shù)據(jù)信號線與煙氣NOx分析儀、尿素稱重給料機、除鹽水電子流量計、尿素溶液電子流量計以及還原氣電子流量計連接；所述煙氣NOx分析儀的采樣管道與SCR脫硝裝置之前的煙道(即煙氣進入管道) 連接；所述的煙氣NOx分析儀即時對煙氣采集并檢測NOx濃度，可編程邏輯控制裝置根據(jù)的采集NOx濃度數(shù)據(jù)計算尿素溶液熱解量并控制尿素溶液電子流量計及還原氣電子流量計達到向煙道中添加適量還原劑氨的目的；為了更好地實現(xiàn)本發(fā)明的發(fā)明目的，所述的尿素溶解系統(tǒng)、所述的尿素溶液儲存系統(tǒng)和所述的尿素溶液熱解系統(tǒng)之間的連接管道為保溫設(shè)計，優(yōu)選為在連接管道上設(shè)置電熱控溫裝置；所述的尿素溶解系統(tǒng)、尿素溶液儲存系統(tǒng)及尿素熱解系統(tǒng)內(nèi)各裝置以及各連接管道所用材質(zhì)均為不銹鋼。所述的用于選擇性催化脫硝的電熱解尿素溶液制氨裝置是通過電熱解尿素產(chǎn)生還原劑NH3來達到煙氣選擇性催化脫硝中的目的，具體包含以下步驟(I)自動控制系統(tǒng)輸出指令至尿素稱重給料機和除鹽水電子流量計；尿素顆粒由尿素顆粒儲存罐輸出，經(jīng)尿素稱重給料機稱重后進入尿素溶解罐，除鹽水的用量經(jīng)過除鹽水電子流量計的控制，輸入尿素溶解罐中，加熱溶解，得到溫度為60 80°C、濃度為質(zhì)量百分比20 30%的尿素溶液；(2)將步驟(I)制備的尿素溶液輸送到尿素溶液儲存罐中，控制尿素溶液儲存罐的溫度為40 60°C ;(3)自動控制系統(tǒng)的可編程邏輯控制裝置接收到在線煙氣NOx分析儀數(shù)據(jù)，根據(jù)煙氣中NOx濃度、尿素熱解換算NH3的公式C0 (NH2) 2 — NH3+HNC0 ；HNC0+H20 — NH3+C02,按照摩爾比N0x/NH3 = I的比例，熱解效率90%計算尿素溶液添加量；(4)自動控制系統(tǒng)輸出指令至尿素溶液電子流量計，將步驟(3)計算得到尿素溶液的用量注入電熱解尿素溶液裝置，其中，尿素溶液進入電熱解尿素溶液裝置前預(yù)熱為 80 100。。；(5)尿素溶液在電熱解尿素溶液裝置內(nèi)，經(jīng)過電熱解尿素溶液裝置內(nèi)霧化噴嘴的霧化后噴射在電熱板上，電熱板溫度控制在600 900°C，尿素溶液在此溫度下熱解成NH3 和水蒸汽；(6)將步驟(5)得到的氨氣和水蒸汽輸送到氨氣緩沖罐，同時將500 600°C的高溫稀釋煙氣輸送到氨氣緩沖罐；混合后形成氨氣含量為體積比5 8%的還原氣，噴入煙道中與煙氣混合進入SCR脫硝裝置中進行脫硝。其中，所述的尿素溶液在尿素溶解罐制備后、進入電熱解尿素溶液裝置前的溫度控制為 50 0C ；所述的還原氣的溫度控制為150°C。本發(fā)明相對現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點及有益效果本發(fā)明涉及的用于選擇性催化脫硝的電熱解尿素溶解制氨工藝由于熱解方式和控制方法都是采用電能，這相對于水解方式等具有響應(yīng)時間短、效率高等特點；本發(fā)明以電能為熱源，與現(xiàn)有采用天然氣、柴油等為熱源的熱解尿素制氨工藝相比，具有二次污染小、 經(jīng)濟高效、操控簡單的特點。
圖I為電熱解尿素溶液裝置圖,其中
3-2-1為熱解池，3-2-2為進液管道，3-2-3為排氣管道，3-2-4為霧化噴嘴，3-2-5 為溫控加熱絲，3-2-6為加熱保溫套，3-2-7為電熱板。 圖2為電熱解尿素溶液制氨裝置圖，其中I為尿素溶解系統(tǒng),2為尿素溶液儲存系統(tǒng),3為尿素溶液熱解系統(tǒng),4為自動控制系統(tǒng)；1-1為尿素顆粒儲存罐,1-2為尿素稱重給料機,1-3為尿素溶解罐,1_4為溶液攪拌器，1-5為電熱控溫裝置，1-6為除鹽水電子流量計，1-7為尿素溶液輸出泵；2-1為尿素溶液儲存罐,2-2為溶液攪拌器,2-3為尿素溶液輸出泵，2_4為管道電熱控溫裝置，2-5為儲存罐電熱控溫裝置；3-1為尿素溶液電子流量計,3-2為電熱解尿素溶液裝置,3-3為煙氣鼓風機，3_4 為氨氣緩沖罐，3-5為還原氣電子流量計，3-6為管道電熱控溫裝置，3-7為熱解池電熱控溫裝置，3-8為緩沖罐電熱控溫裝置，3-9為管道電熱控溫裝置；4-1為煙氣NOx分析儀，4-2為可編程邏輯控制裝置。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例，對本發(fā)明作進一步的詳細的描述，但本發(fā)明實施方式不限于此。實施例I一種電熱解尿素溶液裝置，如圖I所示，包括熱解池3-2-1、進液管道3-2-2和排氣管道3-2-3，在解池3-2-1、進液管道3-2-2和排氣管道3_2_3的外部均包裹加熱保溫套 3-2-6 ;熱解池內(nèi)部設(shè)有依次排布的霧化噴嘴3-2-4，電熱板3-2-7和溫控加熱絲3_2_5，進液管道3-2-2與霧化噴嘴3-2-4相連，尿素溶液經(jīng)進液管道3-2-2輸入后并通過霧化噴嘴 3-2-4在熱解池內(nèi)噴成霧狀，溫控加熱絲3-2-5通入電流加熱后，將與溫控加熱絲3-2-5相連的電熱板3-2-7加熱到溫度為600 900°C，霧化溶液遇到加熱后的電熱板3_2_7后反應(yīng)，得到的氣體通過排氣管道3-2-3排出。實施例2一種用于選擇性催化脫硝的電熱解尿素溶液制氨裝置，如圖2所示該裝置包括尿素溶解系統(tǒng)I、尿素溶液儲存系統(tǒng)2、尿素熱解系統(tǒng)3及自動控制系統(tǒng)4 ;尿素溶解系統(tǒng)I、 尿素溶液儲存系統(tǒng)2及尿素熱解系統(tǒng)3依次相連，自動控制系統(tǒng)4分別與尿素溶液儲存系統(tǒng)2和尿素熱解系統(tǒng)3連接。尿素溶解系統(tǒng)I包括依次連接的尿素顆粒儲存罐1-1、尿素稱重給料機1-2、尿素溶解罐1-3和用于將配制好的尿素溶液輸送到尿素溶液儲存系統(tǒng)的尿素溶液輸出泵1-7 ； 尿素稱重給料機1-2與自動控制系統(tǒng)4連接；所述的尿素溶解罐1-3包含電熱控溫裝置
1-5、由自動控制系統(tǒng)4控制的除鹽水電子流量計1-6和溶液攪拌器1-4 ;電熱控溫裝置1-5 和溶液攪拌器1-4設(shè)置在尿素溶解罐1-3的內(nèi)部；由自動控制系統(tǒng)4控制的除鹽水電子流量計1-6設(shè)置在供水管道上；自動控制系統(tǒng)4通過控制尿素稱重給料機1-2和除鹽水電子流量計1-6,從而在尿素溶解罐1-3中通過除鹽水將尿素溶解,得到預(yù)期濃度的尿素溶液。尿素溶液儲存系統(tǒng)2包括依次連接的尿素溶液儲存罐2-1和用于將尿素溶液輸送到尿素溶液熱解系統(tǒng)3的尿素溶液輸出泵2-3。尿素溶液儲存罐2-1的進液管道管道與尿素溶液輸出泵1-7連接，該進液管道上設(shè)置電熱控溫裝置2-4。尿素溶液儲存罐2-1的內(nèi)部設(shè)置電熱控溫裝置2-5和溶液攪拌器2-2。尿素溶液熱解系統(tǒng)3包含依次連接的電熱控溫裝置3-6、由自動控制系統(tǒng)4控制的尿素溶液電子流量計3-1、電熱解尿素溶液裝置3-2、用于將高溫煙氣和由電熱解尿素溶液裝置3-2產(chǎn)生的氨氣和水蒸汽鼓入氨氣緩沖罐的煙氣鼓風機3-3、氨氣緩沖罐3-4、由自動控制系統(tǒng)控制的還原氣電子流量計3-5和電熱控溫裝置3-9 ;電熱控溫裝置3-6和尿素溶液電子流量計3-1分別依次設(shè)置在尿素溶液輸入管道上；電熱解尿素溶液裝置3-2的結(jié)構(gòu)如實施例I所述，其外部還連接有電熱控溫裝置3-7 ;通過煙氣鼓風機3-3，高溫煙氣和氨氣、水蒸汽形成還原氣；還原氣電子流量計3-5和電熱控溫裝置3-9分別依次設(shè)置在還原氣輸出管道上，用于控制儲存在氨氣緩沖罐3-4中的還原氣的噴出量；氨氣緩沖罐內(nèi)部設(shè)置電熱控溫裝置3-8。自動控制系統(tǒng)4包括煙氣NOx分析儀3-1和可編程邏輯控制裝置3_2;可編程邏輯控制裝置3-2通過數(shù)據(jù)信號線分別與煙氣NOx分析儀3-1、、尿素稱重給料機1-2、除鹽水電子流量計1-6、尿素溶液電子流量計3-1、還原氣電子流量計3-5連接；煙氣NOx分析儀3-1 的采樣管道與SCR脫硝裝置之前的煙道(即煙氣進入管道)連接；煙氣NOx分析儀3-1即時對煙氣采集并檢測NOx濃度，可編程邏輯控制裝置3-2根據(jù)的采集NOx濃度數(shù)據(jù)計算尿素溶液熱解量并控制尿素溶液電子流量計3-1及還原氣電子流量計3-5達到向煙道中添加適量還原劑氨的目的。尿素溶解系統(tǒng)I、所述的尿素溶液儲存系統(tǒng)2和所述的尿素溶液熱解系統(tǒng)3之間的連接管道為保溫設(shè)計。尿素溶解系統(tǒng)I、尿素溶液儲存系統(tǒng)2及尿素熱解系統(tǒng)3內(nèi)各裝置以及各連接管道所用材質(zhì)均為不銹鋼。實施例3請參見圖I、圖2，以75t/h燃煤蒸汽鍋爐SCR脫硝為例，其總煙氣量約為 15 X IO4NmVh,設(shè)NOx含量為612mg/m3，則還原劑氨的需求量為226mg/m3，氨氣產(chǎn)量為 15X 104Nm3/hX226mg/m3 = 33. 9kg/h。(I)自動控制系統(tǒng)4通過控制尿素稱重給料機1-2將50kg的尿素顆粒從尿素顆粒儲存罐1-1中輸送至尿素溶解罐1-3中，同時控制除鹽水電子流量計1-6加入150kg的除鹽水，配制質(zhì)量濃度為25%的尿素溶液,通過尿素溶解罐內(nèi)的電熱控溫裝置1-5控制溶液溫度保持在50°C，溶液攪拌器1-4攪拌2h。(2)將步驟(I)所得的尿素溶液通過尿素溶液輸出泵1-7輸送至尿素溶液存儲存罐2-1中，通過管道電熱控溫裝置2-4和儲存罐電熱控溫裝置2-5控制輸送管道及儲存罐溫度保持在50°C。(3)自動控制系統(tǒng)的計算機可編程邏輯控制裝置4-2接收在線煙氣NOx分析儀4_1 的數(shù)據(jù)，根據(jù)煙氣中NOx濃度、尿素溶液濃度，按照還原劑氨氣與氮氧化物摩爾比I : I的比例，尿素熱解制成氨氣的效率90%來計算尿素溶液添加量(尿素熱解換算NH3的公式 CO(NH2)2 — NH3+HNC0 ；HNC0+H20 — NH3+C02)，計算得到尿素溶液添加量為 65kg/h。(4)自動控制程序可編程邏輯控制裝置4-2控制尿素溶液計量閥電子流量計3-1 以65kg/h的流量將質(zhì)量濃度為25%的尿素溶液通過管道打入電熱解尿素溶液裝置3-2,管道溫度由電熱控溫裝置3-6控制在50°C。
(5)步驟(4)所得的尿素溶液通過電熱控溫裝置3-6預(yù)熱到溫度100°C后，進入到電熱解尿素溶液裝置3-2中，經(jīng)過霧化噴嘴3-2-4的霧化后噴射在電熱板3-2-7上，電熱板溫度控制在600°C，尿素溶液在此溫度下熱解成NH3和水蒸汽。(6)煙氣鼓風機3-3利用負壓將步驟(5)產(chǎn)生的氨氣和水蒸汽導出，與276m3/h的流量的500 600°C的高溫煙氣混合后形成氨氣含量為8% (體積比)的還原氣,然后控制系統(tǒng)4控制還原氣電子流量計3-5，將氨氣緩沖罐3-4的還原氣以300m3/h的流量噴入煙道并與煙氣混合進入SCR脫硝裝置中進行脫硝。氨氣輸送管道、氨氣緩沖罐內(nèi)溫度通過緩沖罐電熱控溫裝置3-8和管道電熱控溫裝置3-9保持溫度為150°C。實施例4請參見圖1、圖2，以60t/h燃煤蒸汽鍋爐SCR脫硝為例，其總煙氣量約為 12 X IO4NmVh,設(shè)NOx含量為400mg/m3，則還原劑氨的需求量為147mg/m3，氨氣產(chǎn)量為 12 X 104Nm3/hX 147mg/m3 = 17. 6kg/h。(1)自動控制系統(tǒng)4通過控制尿素稱重給料機1-2將50kg的尿素顆粒從尿素顆粒儲存罐1-1中輸送至尿素溶解罐1-3中，同時控制除鹽水電子流量計1-6加入117kg的除鹽水，配制質(zhì)量濃度為30%的尿素溶液,通過尿素溶解罐內(nèi)的電熱控溫裝置1-5控制溶液溫度保持在80°C，溶液攪拌器1-4攪拌lh。(2)將步驟(I)所得的尿素溶液通過尿素溶液輸出泵1-7輸送至尿素溶液存儲存罐2-1中，通過管道電熱控溫裝置2-4和儲存罐電熱控溫裝置2-5控制輸送管道及儲存罐溫度保持在50°C。(3)自動控制系統(tǒng)的可編程邏輯控制裝置4-2接收在線煙氣NOx分析儀4_1的數(shù)據(jù)，根據(jù)煙氣中NOx濃度、尿素溶液濃度，按照還原劑氨氣與氮氧化物摩爾比I : I的比例，尿素熱解制成氨氣的效率90%來計算尿素溶液添加量(尿素熱解換算NH3的公式 CO(NH2)2 — NH3+HNC0 ；HNC0+H20 — NH3+C02)，計算得到尿素溶液添加量為 65kg/h。(4)可編程邏輯控制裝置4-2控制尿素溶液電子流量計3-1以65kg/h的流量將質(zhì)量濃度為30%的尿素溶液通過管道打入電熱解尿素溶液裝置3-2，管道溫度由電熱控溫裝置3-6控制在50。。。(5)步驟(4)所得的尿素溶液通過電熱控溫裝置3-6預(yù)熱到溫度100°C后，進入到電熱解尿素溶液裝置3-2內(nèi)部，經(jīng)過霧化噴嘴3-2-4的霧化后噴射在電熱板3-2-7上，電熱板溫度控制在900°C,尿素溶液在此溫度下熱解成NH3和水蒸汽。(6)煙氣鼓風機3-3利用負壓將步驟(5)產(chǎn)生的氨氣和水蒸汽導出，與276m3/h的流量的500 600°C的高溫煙氣混合后形成氨氣含量為8% (體積比)的還原氣,然后自動控制系統(tǒng)4控制還原氣電子流量計3-5，將氨氣緩沖罐3-4的還原氣以300m3/h的流量噴入煙道并與煙氣混合一起進入SCR脫硝裝置中進行脫硝。氨氣輸送管道、氨氣緩沖罐內(nèi)溫度通過緩沖罐電熱控溫裝置3-8和管道電熱控溫裝置3-9保持溫度為150°C。實施例5請參見圖I、圖2，以30t/h燃煤蒸汽鍋爐SCR脫硝為例，其總煙氣量約為 6 X IO4NmVh,設(shè)NOx含量為500mg/m3，則還原劑氨的需求量為184mg/m3，氨氣產(chǎn)量為 6 X IO4NmVhX 184mg/m3 = ll.Okg/h。(1)自動控制系統(tǒng)4通過控制尿素稱重給料機1-2將50kg的尿素顆粒從尿素顆粒儲存罐1-1中輸送至尿素溶解罐1-3中，同時控制除鹽水電子流量計1-6加入200kg的除鹽水，配制質(zhì)量濃度為20%的尿素溶液,通過尿素溶解罐內(nèi)的電熱控溫裝置1-5控制溶液溫度保持在70°C，溶液攪拌器1-4攪拌3h。(2)將步驟(I)所得的尿素溶液通過尿素溶液輸出泵1-7輸送至尿素溶液存儲存罐2-1中，通過管道電熱控溫裝置2-4和儲存罐電熱控溫裝置2-5控制輸送管道及儲存罐溫度保持在50°C。(3)自動控制系統(tǒng)的可編程邏輯控制裝置4-2接收在線煙氣NOx分析儀4-1的數(shù)據(jù)，根據(jù)煙氣中NOx濃度、尿素溶液濃度，按照還原劑氨氣與氮氧化物摩爾比I : I的比例，尿素熱解制成氨氣的效率90%來計算尿素溶液添加量(尿素熱解換算NH3的公式 CO(NH2)2 — NH3+HNC0 ；HNC0+H20 — NH3+C02)，計算得到尿素溶液添加量為 61kg/h。(4)可編程邏輯控制裝置4-2控制尿素溶液電子流量計3-1以61kg/h的流量將質(zhì)量濃度為20%的尿素溶液通過管道打入電熱解尿素溶液裝置3-2，管道溫度由電熱控溫裝置3-6控制在50。。。(5)步驟(4)所得的尿素溶液通過電熱控溫裝置3-6預(yù)熱到溫度80°C后，進入到電熱解尿素溶液裝置3-2內(nèi)部，經(jīng)過霧化噴嘴3-2-4的霧化后噴射在電熱板3-2-7上，電熱板溫度控制在600°C，尿素溶液在此溫度下熱解成NH3和水蒸汽。(6)煙氣鼓風機3-3利用負壓將步驟(5)產(chǎn)生的氨氣和水蒸汽導出，并以235m3/h 的流量的500 600°C的高溫煙氣混合后形成氨氣含量為6% (體積比)的還原氣，然后控制系統(tǒng)4控制還原氣電子流量計3-5，將氨氣緩沖罐3-4的還原氣以250m3/h的流量噴入煙道并與煙氣混合一起進入SCR脫硝裝置中進行脫硝。氨氣輸送管道、氨氣緩沖罐內(nèi)溫度通過緩沖罐電熱控溫裝置3-8和管道電熱控溫裝置3-9保持溫度為150°C。上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化， 均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種電熱解尿素溶液裝置，其特征在于包括熱解池；熱解池內(nèi)部設(shè)置有依次排布的霧化噴嘴、電熱板和溫控加熱絲。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電熱解尿素溶液裝置，其特征在于所述的熱解池的外部包覆加熱保溫套。
3.一種用于選擇性催化脫硝的電熱解尿素溶液制氨裝置，其特征在于包括尿素溶解系統(tǒng)、尿素溶液熱解系統(tǒng)及自動控制系統(tǒng)，其中，尿素溶解系統(tǒng)和尿素溶液熱解系統(tǒng)依次連接；自動控制系統(tǒng)分別與尿素溶解系統(tǒng)和尿素溶液熱解系統(tǒng)連接；所述的尿素溶解系統(tǒng)包括依次連接的尿素顆粒儲存罐、尿素稱重給料機、尿素溶解罐; 尿素稱重給料機與自動控制系統(tǒng)連接；所述的尿素溶液熱解系統(tǒng)包含依次連接的由自動控制系統(tǒng)控制的尿素溶液電子流量計、權(quán)利要求I或2所述的電熱解尿素溶液裝置、氨氣緩沖罐和由自動控制系統(tǒng)控制的還原氣電子流量計；所述的自動控制系統(tǒng)包括煙氣NOx分析儀和可編程邏輯控制裝置；煙氣NOx分析儀分別與SCR脫硝裝置和可編程邏輯控制裝置連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于選擇性催化脫硝的電熱解尿素溶液制氨裝置，其特征在于所述的用于選擇性催化脫硝的電熱解尿素溶液制氨裝置包括尿素溶液儲存系統(tǒng)；尿素溶液儲存系統(tǒng)設(shè)置于所述的尿素溶解系統(tǒng)和所述的尿素溶液熱解系統(tǒng)之間；所述的尿素溶液儲存系統(tǒng)包括尿素溶液儲存罐。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于選擇性催化脫硝的電熱解尿素溶液制氨裝置，其特征在于所述的尿素溶解罐包括電熱控溫裝置、由自動控制系統(tǒng)控制的除鹽水電子流量計和溶液攪拌器；電熱控溫裝置和溶液攪拌器設(shè)置在尿素溶解罐的內(nèi)部；由自動控制系統(tǒng)控制的除鹽水電子流量計設(shè)置在供水管道上；所述的尿素溶解系統(tǒng)還包括用于將配制好的尿素溶液輸送到尿素溶液儲存系統(tǒng)的尿素溶液輸出泵；用于將配制好的尿素溶液輸送到尿素溶液儲存系統(tǒng)的尿素溶液輸出泵設(shè)置在所述的尿素溶解罐和所述的尿素溶液儲存罐之間；所述的尿素溶液儲存系統(tǒng)還包括用于將尿素溶液輸送到尿素溶液熱解系統(tǒng)的尿素溶液輸出泵；用于將尿素溶液輸送到尿素溶液熱解系統(tǒng)的尿素溶液輸出泵設(shè)置在所述的尿素溶液儲存罐和所述的由自動控制系統(tǒng)控制的尿素溶液電子流量計之間；所述的尿素溶液熱解系統(tǒng)包含用于將高溫煙氣和由電熱解尿素溶液裝置產(chǎn)生的氨氣和水蒸汽鼓入氨氣緩沖罐的煙氣鼓風機；煙氣鼓風機設(shè)置在電熱解尿素溶液裝置和氨氣緩沖罐之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于選擇性催化脫硝的電熱解尿素溶液制氨裝置，其特征在于所述的尿素溶液儲存罐的內(nèi)部設(shè)置電熱控溫裝置和溶液攪拌器；所述的還原氣輸出管道上還設(shè)置電熱控溫裝置；所述的氨氣緩沖罐內(nèi)部設(shè)置電熱控溫裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于選擇性催化脫硝的電熱解尿素溶液制氨裝置，其特征在于所述的尿素溶解系統(tǒng)、所述的尿素溶液儲存系統(tǒng)和所述的尿素溶液熱解系統(tǒng)之間的連接管道為保溫設(shè)計。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于選擇性催化脫硝的電熱解尿素溶液制氨裝置，其特征在于所述的尿素溶解系統(tǒng)、尿素溶液儲存系統(tǒng)及尿素熱解系統(tǒng)內(nèi)的各裝置以及各連接管道所用材質(zhì)均為不銹鋼。
9.權(quán)利要求3 8任一項所述的用于選擇性催化脫硝的電熱解尿素溶液制氨裝置的應(yīng)用，其特征在于包含以下步驟(1)自動控制系統(tǒng)輸出指令至尿素稱重給料機和除鹽水電子流量計；尿素顆粒由尿素顆粒儲存罐輸出，經(jīng)尿素稱重給料機稱重后進入尿素溶解罐，除鹽水的用量經(jīng)過除鹽水電子流量計的控制，輸入尿素溶解罐中，加熱溶解，得到溫度為60 80°C、濃度為質(zhì)量百分比 20 30%的尿素溶液；(2)將步驟(I)制備的尿素溶液輸送到尿素溶液儲存罐中，控制尿素溶液儲存罐的溫度為40 60°C ；(3)自動控制系統(tǒng)的可編程邏輯控制裝置接收到在線煙氣NOx分析儀數(shù)據(jù)，根據(jù)煙氣中 NOx濃度、尿素熱解換算NH3的公式C0 (NH2) 2 — NH3+HNC0 ；HNC0+H20 — NH3+C02,按照摩爾比 Ν0χ/ΝΗ3 = I的比例，熱解效率90%計算尿素溶液添加量；(4)自動控制系統(tǒng)輸出指令至尿素溶液電子流量計，將步驟(3)計算得到尿素溶液的用量注入電熱解尿素溶液裝置，其中，尿素溶液進入電熱解尿素溶液裝置前預(yù)熱為80 IOO0C ；(5)尿素溶液在電熱解尿素溶液裝置內(nèi)，經(jīng)過電熱解尿素溶液裝置內(nèi)霧化噴嘴的霧化后噴射在電熱板上，電熱板溫度控制在600 900°C，尿素溶液在此溫度下熱解成NH3和水蒸汽；(6)將步驟(5)得到的氨氣和水蒸汽輸送到氨氣緩沖罐，同時將500 600°C的高溫稀釋煙氣輸送到氨氣緩沖罐；混合后形成氨氣含量為體積比5 8%的還原氣，噴入煙道中與煙氣混合進入SCR脫硝裝置中進行脫硝。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于選擇性催化脫硝的電熱解尿素溶液制氨裝置的應(yīng)用， 其特征在于所述的尿素溶液在尿素溶解罐制備后、進入電熱解尿素溶液裝置前的溫度控制為50°C ;所述的還原氣的溫度控制為150°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于選擇性催化脫硝的電熱解尿素溶液制氨裝置和應(yīng)用。本發(fā)明裝置包括尿素溶解系統(tǒng)、尿素溶液儲存系統(tǒng)、尿素熱解系統(tǒng)及自動控制系統(tǒng)，其中，所述的自動控制系統(tǒng)通過控制尿素溶解系統(tǒng)制備一定濃度的尿素溶液，所得尿素溶液在尿素溶液儲存系統(tǒng)保存，自動控制系統(tǒng)分析煙氣NOx濃度計算出所需尿素溶液的量后將尿素溶液儲存系統(tǒng)的溶液加入到尿素熱解系統(tǒng)中，通過該系統(tǒng)中一種電熱解尿素溶液裝置通過電熱對尿素溶液進行熱解并生成NH3并混合煙氣后進入SCR脫硝裝置內(nèi)進行脫硝反應(yīng)。本發(fā)明采用電能進行熱解和控制，具有響應(yīng)時間短、效率高等特點，此外，以電能為熱源，具有二次污染小、經(jīng)濟高效、操控簡單的特點。
文檔編號B01D53/56GK102580529SQ201210046368
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月27日
發(fā)明者唐志雄, 岑超平, 方平, 曾環(huán)木, 陳定盛, 陳志航 申請人:環(huán)境保護部華南環(huán)境科學研究所