专利名称：一种碳酸氢铵热解制氨系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于化学制氨系统领域，尤其是涉及一种碳酸氢铵热解制氨系统。
二、背景技术随着环保标准的提高，国家对火电厂氮氧化物(NOx)排放提出了严格的要求， 众多火电厂要求安装脱硝装置，在众多脱硝方法当中，SCR脱硝工艺以其独特的优点成 为火电厂脱硝装置的首选，SCR工艺利用脱硝还原剂制备出NH3利用喷氨格栅与烟气混 合，在催化剂作用下还原为N2。SCR烟气脱硝的还原剂一般有三种液氨、氨水和尿素。液氨一般采用纯度 99.8%的氨，无杂质；氨水[NH4OH]商业上一般运用浓度为20% 30%的氨水，蒸发过 程中需要消耗大量电力；尿素[CO(NH2)2]呈颗粒状，蒸发时需要溶解成水溶液。三种还原剂，液氨法的反应剂费用、初投资、运行的费用最低，但氨是国家规 定的乙类危险品，在液氨的运输和储存过程中都存在一定的危险性，液氨的运输和储存 都需要国家有关部门的审批和准许。液氨的储存量超过40吨即可被列为重大危险源。氨水法使用的氨水质量分数为20% 30%，较液氨安全，但氨水也是一种危险 性物质，具有毒性和腐蚀性，低浓度的氨气刺激眼睛、皮肤和鼻子，而且运输体积大， 运输成本相对纯氨高。尿素法使用的尿素为颗粒态储存，还原剂安全无害，但尿素制氨系统复杂、占 地面积大、初投资和运行费用很高，并且尿素作为还原剂有潮解问题，尿素添加剂影响 SCR催化剂使用寿命。总之，三种方法各有优劣，碳酸氢铵在常温常压下为颗粒态储存，没有毒性， 是我国除了尿素以外第二大氮肥，所以来源广泛，储存和运输方面也没有安全问题，与 尿素相比，由于碳酸氢铵可以在颗粒态热解生成氨气，并且碳酸氢铵也没有腐蚀性，因 此碳酸氢铵制氨系统经济性更好。综合各方面考虑，碳酸氢铵适合作为脱硝还原剂。因 此，本发明提出碳酸氢铵热解制氨的系统与工艺。
三、发明内容本实用新型为了解决上述背景技术中的不足之处，提供一种系统简洁、生产高 效的碳酸氢铵热解制氨系统。为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为一种碳酸氢铵热解制氨系 统，包括粉仓，其特征在于所述的粉仓依次串接有给粉机、文丘利混合器、热解室、 缓冲罐、氨气空气混合器、喷氨格栅和SCR反应器。所述的文丘利混合器上还连接有送粉风机。所述的热解室上还串接设置有加热器和热空气风机。所述的缓冲罐和氨气空气混合器之间还设置有调节阀，氨气空气混合器上还设 置有稀释风机。[0013]所述热解室为立式长方体罐，所述的立式长方体罐罐体下部设置有两根热空气 引入管，上部设置有一根混合气体引入管，罐体四周设置四根碳酸氢铵气体引入管。与现有技术相比，本系统直接热解碳酸氢铵颗粒，减少了尿素还原剂的溶解系 统，节省设备占地面积和降低系统复杂性，避免了液氨及氨水等还原剂在运输存储方面 的安全隐患，简化了系统设计，进一步提高了经济性，整个脱硝系统简洁，高效。
图1为本实用新型的结构示意图；图2为本实用新型热解室示意图；图3为图2的A-A剖视图；图4为图2的B-B剖视图。附图标记说明1-粉仓、2-给粉机、3-文丘利混合器、4-送粉风机、5-热空 气风机、7.1-热空气引入管、7.2-碳酸氢铵气体引入管、7.3-混合气体引入管、6-加热 器、7-热解室、8-缓冲罐、9-调节阀、10-稀释风机、11-氨气空气混合器、12-喷氨格 栅、13-烟气、14-SCR反应器。
五具体实施方式
参见图1: 一种碳酸氢铵热解制氨系统，包括粉仓1，所述的粉仓1依次串接有 给粉机2、文丘利混合器3、热解室7、缓冲罐8、氨气空气混合器11、喷氨格栅12和 SCR反应器14，所述的文丘利混合器3上还连接有送粉风机4，所述的热解室7上还串接 设置有加热器6和热空气风机5，所述的缓冲罐8和氨气空气混合器11之间还设置有调节 阀9，氨气空气混合器11上还设置有稀释风机10。粉仓1内的碳酸氢铵通过给粉机2控制进入文丘里混合器3的给粉量，通过碳酸 氢铵气体引入管7.2进入热解室7与被加热器6加热到300°C的热空气混合分解成氨气， 二氧化碳和水，然后从混合气体引入管7.3进入缓冲罐8，缓冲罐与相关管道进行保温， 以防止气体中水凝结，缓冲罐8出口混合气体通过调节阀9调节进入氨气混合器11的氨 气量，由稀释风机10稀释为浓度为5%左右的气体，送入喷氨格栅12，与上游来的烟气 13混合均勻进入SCR系统催化剂层14反应，NOx被还原成N2。所述的热解室、缓冲罐与相关管路采取保温措施，避免气体中水凝结。参见图2、图3、图4:热解室7为立式长方体罐，所述的罐体下部设置有两根 热空气引入管7.1，上部设置有一根混合气体引入管7.3，罐体四周设置四根碳酸氢铵气 体引入管7.2，热解室的高必须保证碳酸氢铵粉末在炉内停留0.3 0.5秒以使碳酸氢铵完 全热解。四根碳酸氢铵引入管采用对冲混合的方式，两根热空气引入管分别位于两对碳 酸氢铵引入管正下方，确保热空气对碳酸氢铵粉末有依托作用，以确保碳酸氢铵粉末在 热解炉内有足够的停留时间，达到100%分解。混合气出口管位于热解室横截面中心，根据相关实验数据可知，在300°C时，在 0.1s左右碳酸氢铵会完全分解，碳酸氢铵送入热解室的入口为两组对冲喷嘴，利用两组 相对的喷嘴造成强烈的混合，并且热空气通过入口进入热解室并对碳酸氢铵粉末有良好的依托作用，使碳酸氢铵在热解室内停留0.1 0.5秒以达到完全分解。碳酸氢铵含氮量为17%，尿素为46%，目前碳酸氢铵价格约为600元/T，尿素 价格为1900元/T，每生成Ikg的氨气，则花费2.79元的碳酸氢铵，或者3.35元的尿素。 对比可知，使用碳酸氢铵制氨更经济。由于碳酸氢铵理论热解温度为86°C，农业化肥碳 酸氢铵由于其中含有杂质，因此分解温度在60°C左右，并且本工艺利用碳酸氢铵可以在 颗粒状态直接热解的特点，避免了设置溶解系统，使得脱硝系统更为简洁、设备占地面 积更小，提高了经济性与安全性。本发明碳酸氢铵热解制氨系统的工艺流程为1)碳酸氢铵粉末通过罐装车或袋装通过破袋机送入粉仓1内储存；2)粉仓1下的给粉机2根据烟气中的量来调节转速，控制给粉量；3)碳酸氢铵粉末落入文丘里混合器3被送粉风机4吹来的空气输送到热解室7 ；4)在热解室7中，碳酸氢铵粉末经过热空气风机5吹入风经加热器加热被分解出 氨气、二氧化碳和水；5)热解后的混合气体流入到缓冲罐8，随后通过调节阀9进入氨气空气混合器11 进行稀释；6)稀释后的混合气体通过喷氨格栅12与上游来的烟气13均勻混合后进入SCR 反应器14，在催化剂V205-W03/Ti02的作用下将NOX还原成，达到烟气脱硝目的。给粉机2的给粉量与烟气中NOx量成一定函数关系碳酸氢铵的给粉量为G = Q^c mo ^ K χ 9 6
30x0.95Q-烟气流量，Nm3/hCno-烟气中 NO 浓度，mg/Nm3K-氨氮比系数，即氨气与氮氧化物的摩尔比系数，一般取1.05。
权利要求1 一种碳酸氢铵热解制氨系统，包括粉仓(1)，其特征在于所述的粉仓(1)依次串 接有给粉机(2)、文丘利混合器(3)、热解室(7)、缓冲罐(8)、氨气空气混合器(11)、喷 氨格栅(12)和SCR反应器(14)。
2.根据权利要求1所述的一种碳酸氢铵热解制氨系统，其特征在于所述的文丘利 混合器(3)上还连接有送粉风机(4)。
3.根据权利要求1所述的一种碳酸氢铵热解制氨系统，其特征在于所述的热解室(7)上还串接设置有加热器(6)和热空气风机(5)。
4.根据权利要求1所述的一种碳酸氢铵热解制氨系统，其特征在于所述的缓冲罐(8)和氨气空气混合器(11)之间还设置有调节阀(9)，氨气空气混合器(11)上还设置有 稀释风机(10)。
5.根据权利要求1所述的一种碳酸氢铵热解制氨系统，其特征在于所述热解室(7) 为立式长方体罐，所述的立式长方体罐罐体下部设置有两根热空气引入管(7.1)，上部设 置有一根混合气体引入管(7.3)，罐体四周设置四根碳酸氢铵气体引入管(7.2)。
专利摘要本实用新型属于化学制氨系统领域，尤其是涉及一种碳酸氢铵热解制氨系统。一种碳酸氢铵热解制氨系统，包括粉仓，所述的粉仓依次串接有给粉机、文丘利混合器、热解室、缓冲罐、氨气空气混合器、喷氨格栅和SCR反应器。本实用新型直接热解碳酸氢铵颗粒，减少了尿素还原剂的溶解系统，节省设备占地面积和降低系统复杂性，避免了液氨及氨水等还原剂在运输存储方面的安全隐患，简化了系统设计，进一步提高了经济性，整个脱硝系统简洁，高效。
文档编号C01C1/02GK201793380SQ201020522779
公开日2011年4月13日 申请日期2010年9月9日 优先权日2010年9月9日
发明者张强 申请人:西安热工研究院有限公司