一种用于烟气脱硝系统的氨气制备装置论文和设计-黄庆华

全文摘要

本实用新型公开了一种用于烟气脱硝系统的氨气制备装置，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。本实用新型提出了一种用于烟气脱硝系统的氨气制备装置，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，本实用新型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。

主设计要求

1.一种用于烟气脱硝系统的氨气制备装置，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。

设计方案

1.一种用于烟气脱硝系统的氨气制备装置，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。

2.根据权利要求1所述的一种用于烟气脱硝系统的氨气制备装置，其特征在于：氨气生成器的最佳工作条件是进入氨气生成器的烟气温度为350～650℃。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于烟气脱硝系统的氨气制备装置，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系统，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NH_{3<\/sub>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系统中起关键的作用。}

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公开了一种制氨系统，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系统，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分别用于烟气脱硝系统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，不适宜烟气脱硝系统所需氨气的制备。

为解决烟气脱硝系统所需还原剂氨气制备的问题，本实用新型提出了一种用于烟气脱硝系统的氨气制备装置，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，本实用新型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

本实用新型的主要目的在于解决烟气脱硝系统所需还原剂氨气制备的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为一种用于烟气脱硝系统的氨气制备装置，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，本实用新型具有如下有益效果。

本实用新型提出了一种用于烟气脱硝系统的氨气制备装置，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，本实用新型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系统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系统示意图。

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

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系统为例，对本实用新型作进一步说明。

某分布式能源站4.4MW燃气内燃机机组SCR烟气脱硝系统，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19888Nm^{3<\/sup>\/h，在标态、干基5％O_{2<\/sub>条件下NO_{x<\/sub>均为500mg\/Nm^{3<\/sup>；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系统的能效更高。

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垂直轴向插入氨气生成器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NO_{x<\/sub>在标态、干基5％O_{2<\/sub>条件浓度下为30mg\/Nm^3<\/sup>。}}

设计图

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