本發(fā)明涉及一種制氨系統(tǒng)，具體涉及一種火電廠脫硝用尿素水解熱解復(fù)合制氨系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
燃煤電廠排放的煙氣中含有大量氮氧化物，需要進行凈化處理。目前廣泛采用的煙氣脫硝技術(shù)都是以氨(nh3)為還原劑，將nox還原為無毒無害的氮氣(n2)。出于安全性考量，火電廠中氨的制備以尿素(co(nh2)2)為原料，分成低溫水解和高溫?zé)峤鈨蓷l技術(shù)路線。尿素溶液在200℃以下發(fā)生水解反應(yīng)，反應(yīng)方程式為：
nh2conh2+(1+x)h2o→2nh3↑+co2↑+(x)h2o↑
實際工程應(yīng)用中，產(chǎn)品氣只含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為28.3％的氨，余下為36.7％的二氧化碳以及35％的水蒸氣。由于nh3與co2在140℃時易形成腐蝕性較強的冷凝物，在低于70℃時形成固態(tài)氨基甲酸銨，故產(chǎn)品氣出口管道需進行全程伴熱，防止管道腐蝕及堵塞。
尿素?zé)峤夤に噭t是直接將尿素溶液噴入熱解爐(450-600℃)中，尿素迅速分解生成氨氣。尿素?zé)峤夥磻?yīng)方程式為：
co(nh2)2+h2o＝2nh3↑+co2↑
兩種工藝比較，尿素水解具有耗能低(反應(yīng)溫度低)的優(yōu)點，但產(chǎn)物管道有腐蝕、堵塞的風(fēng)險，需全程伴熱，又增加了能耗；尿素?zé)峤饩哂蟹磻?yīng)迅速，管道免保溫、不會發(fā)生管道堵塞等優(yōu)點，但熱解爐造價高，達到反應(yīng)溫度要消耗額外燃料，長時間使用后爐子下部出現(xiàn)雜質(zhì)結(jié)塊，影響使用穩(wěn)定性。因此，探索一種裝置成本低、系統(tǒng)耗能少、產(chǎn)物不會堵塞管道的尿素制氨系統(tǒng)對于火電廠脫硝系統(tǒng)節(jié)能高效運行具有重要意義。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供了一種火電廠脫硝用尿素水解熱解復(fù)合制氨系統(tǒng)，該系統(tǒng)能耗小，產(chǎn)物不會堵塞管道，并且成本低。
為達到上述目的，本發(fā)明所述的火電廠脫硝用尿素水解熱解復(fù)合制氨系統(tǒng)包括尿素溶液進口管、水解反應(yīng)器、除碳罐、除鹽水管及排氣扇；
尿素溶液進口管與水解反應(yīng)器側(cè)面的入口相連通，水解反應(yīng)器的底部設(shè)置有用于對水解反應(yīng)器內(nèi)的尿素溶液進行加熱的蒸汽加熱器，水解反應(yīng)器的頂部出口與除碳罐的底部入口相連通，除碳罐側(cè)面的除鹽水入口與除鹽水管相連通，排氣扇位于除碳罐的頂部開口位置，除碳罐的底部出口處連通有氨水管。
所述水解反應(yīng)器的側(cè)面設(shè)置有氣相泄壓管。
所述水解反應(yīng)器的頂部設(shè)置有安全閥。
所述水解反應(yīng)器的底部出口經(jīng)產(chǎn)物引出管與除碳罐的底部入口相連通。
除碳罐的底部出口經(jīng)輸送泵與氨水管相連通。
所述蒸汽加熱器包括蒸汽管道，其中，蒸汽管道的中部位于水解反應(yīng)器中，蒸汽管道的兩端位于水解反應(yīng)器外。
蒸汽管道的兩端均設(shè)置有第一閥門。
除鹽水管上設(shè)置有第二閥門。
尿素溶液進口管上設(shè)置有第三閥門。
本發(fā)明具有以下有益效果：
本發(fā)明所述的火電廠脫硝用尿素水解熱解復(fù)合制氨系統(tǒng)在具體操作時，尿素溶液先在水解反應(yīng)器中完成水解，并生成nh3、co2及h2o，水解的產(chǎn)物進入到除碳罐中的除鹽水中，由于co2在除鹽水中的溶解度較低，從而使絕大部分co2從除鹽水中逸出，并經(jīng)排氣扇排入外界，nh3溶入到除鹽水中后形成飽和氨水溶液，所述飽和氨水溶液再經(jīng)氨水管進入到火電廠脫硝反應(yīng)裝置處，從而避免nh3與co2一起運輸容易形成腐蝕性較強的冷凝物，并堵塞管道的問題，同時避免全程伴熱，能耗較小，并且成本低。需要說明的是，本發(fā)明以水解產(chǎn)物作為解熱的原料，成功實現(xiàn)尿素水解與熱解工藝的有機結(jié)合，采用溫和條件降低分解反應(yīng)的能耗，避免使用熱解爐及燃料而增加成本，同生成的產(chǎn)物為飽和氨水，有效地避免堵塞管道的問題。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
其中，1為尿素溶液進口管、2為氣相泄壓管、3為水解反應(yīng)器、4為安全閥、5為氨水管、6為蒸汽加熱器、7為產(chǎn)物引出管、8為除鹽水管、9為除碳罐、10為輸送泵、11為排氣扇。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細描述：
參考圖1，本發(fā)明所述的火電廠脫硝用尿素水解熱解復(fù)合制氨系統(tǒng)包括尿素溶液進口管1、水解反應(yīng)器3、除碳罐9、除鹽水管8及排氣扇11；尿素溶液進口管1與水解反應(yīng)器3側(cè)面的入口相連通，水解反應(yīng)器3的底部設(shè)置有用于對水解反應(yīng)器3內(nèi)的尿素溶液進行加熱的蒸汽加熱器6，水解反應(yīng)器3的頂部出口與除碳罐9的底部入口相連通，除碳罐9側(cè)面的除鹽水入口與除鹽水管8相連通，排氣扇11位于除碳罐9的頂部開口位置，除碳罐9的底部出口處連通有氨水管5。
所述水解反應(yīng)器3的側(cè)面設(shè)置有氣相泄壓管2；水解反應(yīng)器3的頂部設(shè)置有安全閥4；水解反應(yīng)器3的底部出口經(jīng)產(chǎn)物引出管7與除碳罐9的底部入口相連通；除碳罐9的底部出口經(jīng)輸送泵10與氨水管5相連通；蒸汽加熱器6包括蒸汽管道，其中，蒸汽管道的中部位于水解反應(yīng)器3中，蒸汽管道的兩端位于水解反應(yīng)器3外。
蒸汽管道的兩端均設(shè)置有第一閥門；除鹽水管8上設(shè)置有第二閥門；尿素溶液進口管1上設(shè)置有第三閥門。
本發(fā)明的具體操作過程為：
尿素溶液經(jīng)尿素溶液進口管1注入水解反應(yīng)器3內(nèi)，當(dāng)尿素溶液的液位達到水解反應(yīng)器3的一半時，停止注液，并啟動蒸汽加熱器6，通過蒸汽加熱器6對尿素溶液進行加熱，促進尿素反應(yīng)液5發(fā)生水解反應(yīng)，釋放出nh3、co2及h2o等氣態(tài)混合產(chǎn)物；當(dāng)反應(yīng)速率過快，水解反應(yīng)器3內(nèi)壓力快速增加時，為保護水解反應(yīng)器3不致爆炸，則自動開啟氣相泄壓管2進行排氣，另外，當(dāng)壓力增長太快，氣相泄壓管2的泄壓速度無法滿足泄壓要求時，安全閥4自動開啟，從而增加泄壓通道，保證水解反應(yīng)器3安全運行。
水解反應(yīng)器3的反應(yīng)產(chǎn)物按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計包括40％的co2、30％的nh3及30％的水蒸氣，并且反應(yīng)產(chǎn)物具有一定的壓力及溫度，水解反應(yīng)器3的反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)產(chǎn)物引出管7進入除碳罐9內(nèi)的除鹽水中，在常溫常壓下，1體積的除鹽水只能溶解1體積的co2，而1體積的除鹽水卻能溶解700體積的nh3；因此反應(yīng)產(chǎn)物通入除鹽水中后，nh3被完全吸收，并形成高濃度的氨水溶液，而co2溶解度有限，溶解到除鹽水中的co2生成少量(nh4)2co3及nh4hco3，然而多余的co2以氣體形式從氨水溶液中逸出，并經(jīng)排氣扇11送入大氣，含有少量氨鹽的飽和氨水溶液經(jīng)輸送泵10及氨水管5送入爐體scr處，并在高溫?zé)煔鈼l件下，霧化、迅速分解并釋放出nh3，完成催化脫硝反應(yīng)。