一种快速清堵尿素制氨系统及其控制方法与流程

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1.本发明属于尿素热解制氨技术领域，特别涉及一种快速清堵尿素制氨系统及其控制方法。


背景技术：

2.液氨曾广泛用于燃煤发电厂中scr脱硝工艺中的还原剂，但使用液氨存在很多副作用，人体吸入氨后会对大脑造成神经毒作用以及引起身体组织溶液坏死，并且液氨会对环境造成污染。
3.尿素制氨主要有两种方法，一种是尿素以水溶液的形式分解，称为尿素水解制氨，另一种是快速加热雾化后的尿素溶液，称为尿素热解制氨。尿素水解制氨方法需要高压蒸汽设备，且存在水解器出口产品气含量高、管道伴热温度不够等问题，极易造成设备和催化剂堵塞一系列问题。尿素热解制氨以其投资少、不易产生中间聚合物、反应完全等优点而成为燃煤电厂的主流脱硝还原剂。虽然尿素热解制氨工艺得到广泛的应用，但是在实际生产中仍然存在尿素热解不完全，热解炉堵塞及喷氨格栅堵塞等情况，导致氨气供给不足，进而引起scr喷氨不均匀、炉膛出口nox浓度高等一系列问题，影响整个系统的运行。
4.公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种快速清堵尿素制氨系统及其控制方法，从而克服上述现有技术中的缺陷。
6.为了实现上述目的，本发明提供了一种快速清堵尿素制氨系统，包括：热解炉本体、尿素溶液供给系统、锅炉系统、高温稀释风系统、高温高压除盐水系统、废水排出管和scr脱硝系统，所述尿素溶液供给系统、高温稀释风系统分别与热解炉本体的顶部连接，所述高温高压除盐水系统、废水排出管、scr脱硝系统分别与热解炉本体的底部连接，所述锅炉系统连接高温稀释风系统和高温高压除盐水系统；所述热解炉本体内底部还设有热电偶和压力测量器。
7.进一步的，作为优选，所述热解炉本体内顶部还设有尿素溶液喷枪，所述尿素溶液喷枪与尿素溶液供给系统连接。
8.进一步的，作为优选，所述尿素溶液供给系统包括尿素溶解罐和溶液储罐，所述尿素溶解罐和溶液储罐通过输送管路连接，所述输送管路上设有输送泵，所述溶液储罐通过供给管路与尿素溶液喷枪连接。
9.进一步的，作为优选，所述供给管路上还设有计量分配模块。
10.进一步的，作为优选，所述热解炉本体内还设有高温高压除盐水喷枪，所述高温高压除盐水喷枪与高温高压除盐水系统连接。
11.进一步的，作为优选，所述scr脱硝系统与解热炉本体通过脱硝管路连接，所述脱
硝管路上还设有喷氨格栅。
12.本发明还提供一种快速清堵尿素制氨系统的控制方法，包括以下步骤：
13.s1：将尿素溶液送到尿素溶液供给系统，通过计量的氨的用量确定尿素溶液的用量，尿素溶液喷入到解热炉本体内进行分解；
14.s2：锅炉系统工作产生热蒸汽，热蒸汽一部分流向高温稀释风系统，高温稀释风系统往热解炉本体的顶部通入热蒸汽，为通入到热解炉本体内的尿素溶液热解提供所需的温度场和流场；
15.s3：尿素溶液在热解炉本体内热解成所需的氨气，氨气进入scr脱硝系统，废水从废水排出管排出；
16.s4：解热炉本体内的热电偶实时测量炉体内的温度t，压力测量器实时测量炉体内的压力p，当温度t小于预设值，压力p高于预设值，则判断解热炉本体底部存在结晶物及灰尘堵塞的情况；
17.s5：锅炉系统工作产生热蒸汽，热蒸汽另一部分流向高温高压除盐水系统内加热除盐水，高温高压除盐水系统完成除盐水的储备后向热解炉本体底部喷入高温除盐水，热解炉本体内底部的灰尘及结晶物溶解于高温除盐水后进入废水排出管排出；
18.s6：解热炉本体内的热电偶继续实时测量炉体内的温度t，压力测量器继续实时测量炉体内的压力p，当温度t大于预设值，压力p低于预设值，则表明清堵过程结束。
19.进一步的，作为优选，所述高温高压除盐水系统工作30分钟后暂停工作5分钟，重新开启工作30分钟后再暂停工作5分钟，如此反复，直至炉体内温度t大于预设值，压力p低于预设值。
20.与现有技术相比，本发明的一个方面具有如下有益效果：
21.(1)本发明设有高温稀释风系统和高温高压除盐水系统，高温稀释风系统可以为尿素溶液热解提供所需的温度场和流场，有助于尿素溶液热解；
22.(2)在尿素溶液热解的过程中通过热电偶和压力测量器实时监测炉体内的温度和压力，可精确判断炉体底部是否有堵塞，再通过高温高压除盐水系统快速清堵，可有效解决尿素分解不完全，热解炉底部积灰严重、结晶物堵塞等问题。
附图说明：
23.图1为本发明的一种快速清堵尿素制氨系统的示意图；
24.附图标记：1-热解炉本体、2-尿素溶液供给系统、21-尿素溶解罐、22-溶液储罐、23-输送管路、24-输送泵、25-供给管路、26-计量分配模块、3-锅炉系统、4-高温稀释风系统、5-高温高压除盐水系统、6-废水排出管、7-scr脱硝系统、8-热电偶、9-压力测量器、10-尿素溶液喷枪、11-高温高压除盐水喷枪、12-脱硝管路、13-喷氨格栅。
具体实施方式：
25.下面对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
26.以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非
试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。
27.实施例1：
28.如图1所示，一种快速清堵尿素制氨系统，包括：热解炉本体1、尿素溶液供给系统 2、锅炉系统 3、高温稀释风系统 4、高温高压除盐水系统 5、废水排出管6和scr脱硝系统7，所述尿素溶液供给系统2、高温稀释风系统4分别与热解炉本体1的顶部连接，所述高温高压除盐水系统5、废水排出管6、scr脱硝系统7分别与热解炉本体1的底部连接，所述锅炉系统3连接高温稀释风系统4和高温高压除盐水系统5；所述热解炉本体1内底部还设有热电偶8和压力测量器9。
29.在本实施例中，所述热解炉本体1内顶部还设有尿素溶液喷枪10，所述尿素溶液喷枪10与尿素溶液供给系统2连接。尿素溶液供给系统2内的尿素溶液由尿素溶液喷枪10喷射到热解炉本体1，更有助于尿素溶液热解反应。
30.在本实施例中，所述尿素溶液供给系统2包括尿素溶解罐21和溶液储罐22，所述尿素溶解罐21和溶液储罐22通过输送管路23连接，所述输送管路23上设有输送泵24，所述溶液储罐22通过供给管路25与尿素溶液喷枪10连接。尿素在尿素溶解罐21内溶解成尿素溶液，尿素溶液由输送管路23输送到溶液储罐22内，再由输送泵24将尿素溶液输送到热解炉本体1内的尿素溶液喷枪10处，由尿素溶液喷枪10喷射到热解炉本体1内。
31.在本实施例中，所述供给管路25上还设有计量分配模块26，计量分配模块26根据计量的氨的用量来调节往热解炉本体1内喷射的尿素溶液的量，可准确控制尿素溶液的喷射量。
32.在本实施例中，所述热解炉本体1内还设有高温高压除盐水喷枪11，所述高温高压除盐水喷枪11与高温高压除盐水系统5连接。当热解炉本体1内的底部存在结晶物及灰尘堵塞的情况而需要清堵时，高温高压除盐水系统5内的高温除盐水通过高温高压除盐水喷枪11喷射热解炉本体1的底部，对底部存在结晶物及灰尘堵塞进行清理，从而实现清堵的目的。其中高温高压除盐水系统5是用于储存除盐水的设备，且可以对内部的除盐水进行加温加压的操作，以形成高温高压除盐水，再由高温高压除盐水喷枪11喷射热解炉本体1的底部。
33.在本实施例中，所述scr脱硝系统7与解热炉本体1通过脱硝管路12连接，所述脱硝管路12上还设有喷氨格栅13。热解炉本体1内热解产生的氨气通过喷氨格栅13进入到scr脱硝系统反应，采用喷氨格栅13有助于氨气在scr脱硝系统内均匀反应。
34.上述快速清堵尿素制氨系统的控制方法，包括以下步骤：
35.s1：将尿素溶液送到尿素溶液供给系统2，通过计量的氨的用量确定尿素溶液的用量，尿素溶液喷入到解热炉本体1内进行分解；
36.s2：锅炉系统3工作产生热蒸汽，热蒸汽一部分流向高温稀释风系统4，高温稀释风系统4往热解炉本体1的顶部通入热蒸汽，为通入到热解炉本体内1的尿素溶液热解提供所需的温度场和流场；
37.s3：尿素溶液在热解炉本体1内热解成所需的氨气，氨气进入scr脱硝系统7，废水从废水排出管6排出；
38.s4：解热炉本体1内的热电偶8实时测量炉体内的温度t，压力测量器实时测量炉体
内的压力p，当温度t小于预设值，压力p高于预设值，则判断解热炉本体1底部存在结晶物及灰尘堵塞的情况；
39.s5：锅炉系统3工作产生热蒸汽，热蒸汽另一部分流向高温高压除盐水系统5内加热除盐水，高温高压除盐水系统4完成除盐水的储备后向热解炉本体1底部喷入高温除盐水，热解炉本体1内底部的灰尘及结晶物溶解于高温除盐水后进入废水排出管6排出；
40.s6：解热炉本体1内的热电偶8继续实时测量炉体内的温度t，压力测量器继续实时测量炉体内的压力p，当温度t大于预设值，压力p低于预设值，则表明清堵过程结束。
41.本发明的热解炉本体与高温高压除盐水系统相连接，当热解炉本体内出现堵塞时会表现出温度的异常或压力的异常，此时通过锅炉系统加热除盐水，除盐水经过加温加压后就可以清除热解炉底部的灰尘和结晶物，达到快速清理的功效，能够保证热解炉本体正常运转，从而为scr脱硝系统提供足够的氨气。
42.前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

技术特征：
1.一种快速清堵尿素制氨系统，其特征在于，包括：热解炉本体、尿素溶液供给系统、锅炉系统、高温稀释风系统、高温高压除盐水系统、废水排出管和scr脱硝系统，所述尿素溶液供给系统、高温稀释风系统分别与热解炉本体的顶部连接，所述高温高压除盐水系统、废水排出管、scr脱硝系统分别与热解炉本体的底部连接，所述锅炉系统连接高温稀释风系统和高温高压除盐水系统；所述热解炉本体内底部还设有热电偶和压力测量器。2.根据权利要求1所述的一种快速清堵尿素制氨系统，其特征在于，所述热解炉本体内顶部还设有尿素溶液喷枪，所述尿素溶液喷枪与尿素溶液供给系统连接。3.根据权利要求2所述的一种快速清堵尿素制氨系统，其特征在于，所述尿素溶液供给系统包括尿素溶解罐和溶液储罐，所述尿素溶解罐和溶液储罐通过输送管路连接，所述输送管路上设有输送泵，所述溶液储罐通过供给管路与尿素溶液喷枪连接。4.根据权利要求3所述的一种快速清堵尿素制氨系统，其特征在于，所述供给管路上还设有计量分配模块。5.根据权利要求1所述的一种快速清堵尿素制氨系统，其特征在于，所述热解炉本体内还设有高温高压除盐水喷枪，所述高温高压除盐水喷枪与高温高压除盐水系统连接。6.根据权利要求1所述的一种快速清堵尿素制氨系统，其特征在于，所述scr脱硝系统与解热炉本体通过脱硝管路连接，所述脱硝管路上还设有喷氨格栅。7.一种快速清堵尿素制氨系统的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：s1：将尿素溶液送到尿素溶液供给系统，通过计量的氨的用量确定尿素溶液的用量，尿素溶液喷入到解热炉本体内进行分解；s2：锅炉系统工作产生热蒸汽，热蒸汽一部分流向高温稀释风系统，高温稀释风系统往热解炉本体的顶部通入热蒸汽，为通入到热解炉本体内的尿素溶液热解提供所需的温度场和流场；s3：尿素溶液在热解炉本体内热解成所需的氨气，氨气进入scr脱硝系统，废水从废水排出管排出；s4：解热炉本体内的热电偶实时测量炉体内的温度t，压力测量器实时测量炉体内的压力p，当温度t小于预设值，压力p高于预设值，则判断解热炉本体底部存在结晶物及灰尘堵塞的情况；s5：锅炉系统工作产生热蒸汽，热蒸汽另一部分流向高温高压除盐水系统内加热除盐水，高温高压除盐水系统完成除盐水的储备后向热解炉本体底部喷入高温除盐水，热解炉本体内底部的灰尘及结晶物溶解于高温除盐水后进入废水排出管排出；s6：解热炉本体内的热电偶继续实时测量炉体内的温度t，压力测量器继续实时测量炉体内的压力p，当温度t大于预设值，压力p低于预设值，则表明清堵过程结束。8.根据权利要求7所述的一种快速清堵尿素制氨系统的控制方法，其特征在于：所述高温高压除盐水系统工作30分钟后暂停工作5分钟，重新开启工作30分钟后再暂停工作5分钟，如此反复，直至炉体内温度t大于预设值，压力p低于预设值。

技术总结
本发明公开了一种快速清堵尿素制氨系统，包括：热解炉本体、尿素溶液供给系统、锅炉系统、高温稀释风系统、高温高压除盐水系统、废水排出管和SCR脱硝系统，所述尿素溶液供给系统、高温稀释风系统分别与热解炉本体的顶部连接，所述高温高压除盐水系统、废水排出管、SCR脱硝系统分别与热解炉本体的底部连接，所述锅炉系统连接高温稀释风系统和高温高压除盐水系统；所述热解炉本体内底部还设有热电偶和压力测量器。本发明的热解炉本体与高温高压除盐水系统相连接，除盐水经过加温加压后就可以清除热解炉底部的灰尘和结晶物，达到快速清理的功效，能够保证热解炉本体正常运转，从而为SCR脱硝系统提供足够的氨气。硝系统提供足够的氨气。硝系统提供足够的氨气。


技术研发人员：何金亮 黄飞 李明磊 周健 宋玉宝 张建华 李伟 李博 韩宝庚 孙宝仁 李延怀 赖福生 朱安钰
受保护的技术使用者：西安热工研究院有限公司
技术研发日：2023.05.25
技术公布日：2023/10/8