一种可加热稀释风的尿素水解脱硝系统喷氨装置的制作方法

本实用新型涉及锅炉烟气污染治理装置领域，具体来说是一种可加热稀释风的尿素水解脱硝系统喷氨装置。

背景技术：

燃煤发电厂的煤炭燃烧伴随着大量的氮氧化物(NOx)的排放，氮氧化物(NOx)是主要的大气污染物之一。随着《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)的发布，对燃煤电厂烟气污染物NOx的排放限值的要求越来越严格。2014年国家能源局、国家发改委和环保部三家联合颁布了《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014-2020)》，明确规定了各地区新建燃煤发电机组大气污染物排放质量浓度须基本达到燃气轮机标准限值，即在基准氧体积分数为6％的条件下，二氧化硫、烟尘和氮氧化物的排放浓度分别要低于35mg/m³、10mg/m³和50mg/m³的超低排放指标。

烟气脱硝是国内外广泛采用的控制燃煤锅炉烟气中NOx的有效方法，燃煤电厂发电机组绝大部分都设置了烟气脱硝装置，选择性催化还原法(SCR)是目前应用最广泛、最成熟可靠、脱硝效率最高的烟气脱硝技术，目前世界上绝大多数燃煤锅炉烟气脱硝都采用该技术。而在SCR脱硝技术中所采用的还原剂可以选择液氨、氨水和尿素。由于液氨价格便宜，运行成本低，早期的SCR脱硝装置多采用液氨蒸发工艺，但由于液氨具有毒性和腐蚀性，且容易挥发，存在较大的安全隐患，属于重大危险源，运输和储存都有特殊的规定，受到严格的管制。氨水中的氨浓度较低，运输成本高，并且工业氨水中有较多的金属离子，对SCR催化剂的寿命有一定的影响，因此在燃煤电站的SCR脱硝装置中应用并不广泛。尿素是一种无毒无害的固体颗粒，运输、储存安全便利，对环境无害。出于安全性和实用性的考虑，为了克服液氨运输、卸料、储存、运行、检修等环节存在的安全隐患，适用于SCR烟气脱硝的尿素制氨技术逐渐引起人们的关注。目前尿素制氨的技术主要有尿素热解和尿素水解两种。相比热解制氨，水解制氨过程比较彻底，无副产物产生，能耗小，只需要低品位的蒸汽即可满足水解反应的热量需求，运行成本低。

尿素水解制氨生成的产品气含有37.5％氨气、43.75％水蒸汽和18.75％CO2气体，其温度在130-160℃。产品气需要用大量空气稀释至含5％浓度氨气的混合气体，而常温的稀释风(空气)会导致产品气中的水蒸汽冷却结晶，从而吸收NH3变成氨水。这种情况不仅无法达到脱硝目的，而且容易腐蚀设备、管道，因此稀释风(空气)必须加热后用于稀释水解产品气。常用的加热稀释风工艺有以下三种：

从上表可以看出，采用热一次风容易造成喷氨格栅堵塞，影响喷氨装置的连续正常运行。设置蒸汽加热器既增加投资和运行成本，还要考虑蒸汽加热器的布置空间。设置空气预热器也存在类似的问题。

技术实现要素：

为解决目前尿素水解脱硝系统喷氨装置中稀释风加热问题，节省投资及运行成本，本实用新型提供一种可加热稀释风(空气)的尿素水解脱硝系统喷氨装置，既不增加辅助热源，又不增加额外设备，即使在锅炉最低负荷工况都能满足稀释风(空气)最低温度要求。

本实用新型采用如下的技术方案：一种可加热稀释风的尿素水解脱硝系统喷氨装置，其包括稀释风机、氨气空气混合器、氨气空气集箱、喷氨格栅、扰流管、烟道、冷风汇集箱、热风汇集箱以及联络集箱；所述的冷风汇集箱和热风汇集箱位于烟道的一侧，所述的联络集箱位于烟道的另一侧；所述的喷氨格栅和扰流管位于烟道内，所述的扰流管包括上层扰流管和下层扰流管，均位于喷氨格栅上方；

所述的稀释风机将稀释风送到冷风汇集箱，然后分配至下层扰流管内，扰流管内的稀释风经锅炉烟气第一次加热，然后进入联络集箱，又被分配至上层扰流管内，经锅炉烟气第二次加热后进入热风汇集箱，再送到氨气空气混合器空气入口；

经二次加热后的稀释风与尿素水解产品气在所述的氨气空气混合器内均匀混合后送到氨气空气集箱，然后分配至各个喷氨格栅，喷入烟道内，与烟气混合后进入下游脱硝反应器内。

所述的扰流管布置在烟道内喷氨格栅的上方，主要用于喷氨格栅喷出的稀释到一定浓度的氨气与锅炉烟气扰流，使得脱硝反应器入口的氨气与烟气混合更加均匀。

所述扰流管的另一功能是利用烟道内的高温锅炉烟气对通过其中的稀释风(空气)进行加热。可根据稀释风(空气)流量的大小以及稀释风(空气)温度的要求进行一次加热、二次加热甚至多次加热，满足脱硝系统对稀释风(空气)温度的最低要求。

作为上述技术方案的补充，所述的下层扰流管有1-4层，下层扰流管的一端与冷风汇集箱相通，另一端与联络集箱相通，冷风汇集箱的入口与稀释风机的出风口相通。

作为上述技术方案的补充，所述的上层扰流管有1-4层，上层扰流管的一端与热风汇集箱相通，另一端与联络集箱相通，热风汇集箱与氨气空气混合器的空气入口相通。

作为上述技术方案的补充，所述的冷风汇集箱与热风汇集箱之间设有隔板，以隔离加热前后的稀释风(空气)，所述的隔板位置可根据工况进行调整。

本实用新型具有的有益效果是：本实用新型利用锅炉烟气加热稀释风(空气)，相当于烟气余热利用，没有增加任何辅助热源，可以提高锅炉热效率；同时直接利用喷氨格栅上的扰流管作为加热管，不增加额外设备，烟气压损也没有明显增加，节省了喷氨装置的投资及运行费用。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图标说明：1为稀释风机，2为氨气空气混合器，3为氨气空气集箱，4为喷氨格栅，5为扰流管，6为烟道，7a为冷风汇集箱，7b热风汇集箱，8为联络集箱，9为隔板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

如图1所示，一种可加热稀释风的尿素水解脱硝系统喷氨装置，包括稀释风机1、氨气空气混合器2、氨气空气集箱3、喷氨格栅4、扰流管5、烟道6、冷风汇集箱7a、热风汇集箱7b以及联络集箱8。

所述的冷风汇集箱7a和热风汇集箱7b位于烟道6的一侧，所述的联络集箱8位于烟道6的另一侧；所述的冷风汇集箱7a与热风汇集箱7b之间设有隔板9。所述的喷氨格栅4和扰流管5位于烟道6内，所述的扰流管贯穿于烟道，包括上层扰流管和下层扰流管，均位于喷氨格栅上方。

所述的下层扰流管有2层，下层扰流管的一端与冷风汇集箱7a相通，另一端与联络集箱8相通，冷风汇集箱7a的入口与稀释风.1的出风口相通。

所述的上层扰流管有2层，上层扰流管的一端与热风汇集箱7b相通，另一端与联络集箱8相通，热风汇集箱7b与氨气空气混合器2的空气入口相通。

稀释风(空气)由稀释风机1加压送到冷风汇集箱7a，然后分配至布置在下层扰流管内，扰流管内的稀释风经锅炉烟气第一次加热，然后进入联络集箱8，又被分配至布置在上层扰流管内，经锅炉烟气第二次加热后进入热风汇集箱7b，经过二次加热后的稀释风(空气)温度控制在190-270℃之间，再送到氨气空气混合器2空气入口。

经二次加热后的稀释风(空气)与尿素水解产品气(氨气约占37.5％)在所述的氨气空气混合器2内均匀混合后送到氨气空气集箱3，然后分配至各个喷氨格栅4，喷入烟道6内，与烟气混合后进入下游脱硝反应器内。

所述的扰流管5布置在烟道6内喷氨格栅4的上方，主要用于喷氨格栅4喷出的稀释到一定浓度的氨气与锅炉烟气扰流，使得脱硝反应器入口的氨气与烟气混合更加均匀。

所述的扰流管5另一功能是利用烟道内的高温锅炉烟气对通过其中的稀释风(空气)进行加热。可根据稀释风(空气)流量的大小以及稀释风(空气)温度的要求进行一次加热、二次加热甚至多次加热，满足脱硝系统对稀释风(空气)温度的最低要求。

所述的稀释风(空气)加热热源仅为烟道内的高温锅炉烟气，不另设辅助热源。

所述的经加热后稀释风(空气)温度的最低要求，在锅炉最低负荷时候，氨气空气混合器入口稀释风温度不低于190℃。

本实用新型利用锅炉烟气余热，不增加任何其他热源，对稀释风(空气)进行加热，满足脱硝系统对稀释风(空气)最低温度要求，可克服现有脱硝稀释风(空气)加热装置能耗大的缺点；不另设换热器，节省投资的同时可以减少换热器的占地面积。通过合理布置扰流管，在不增加烟气阻力的情况下，降低了喷氨装置的运行成本，具有广阔的市场应用前景。

如上所述，尽管参照特定的优先实施例已经表示和表达了本实用新型，但其不得解释为对本实用新型自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本实用新型的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。