炉外气化脱硝系统及工艺的制作方法

1.本技术属于烟气净化技术领域，更具体地说，是涉及一种炉外气化脱硝系统及工艺。


背景技术：

2.目前，国内sncr烟气脱硝工艺和scr烟气脱硝工艺市场应用最广、技术较为成熟稳定，是行业主流脱硝技术，不同类型还原剂喷入炉内均会吸收炉膛的热量以形成氨气，氨气再将烟气中的氮氧化物还原为无害的氮气和水。常用的还原剂为尿素溶液或者氨水，如此，所产生的问题是：氨水具有挥发性和腐蚀性，对运输装卸、存储要求的条件相对较高。而尿素溶液易结晶堵塞管道和喷枪，需定期对管道、喷枪清理。此外，传统sncr系统脱硝效率受限，现有技术脱硝效率提升潜力受限。


技术实现要素：

3.本技术实施例的目的在于提供一种炉外气化脱硝系统及工艺，以解决现有技术中尿素溶液容易堵塞问题，并进一步提高系统脱硝效率。
4.为实现上述目的，本技术的第一方面是提供一种炉外气化脱硝系统，包括：混合装置，用于混合尿素和稀释水，以获取预设浓度的尿素溶液；增压机构，连接于所述水解装置，用于将所述尿液溶液增压并输送至水解装置；所述水解装置，包括水解罐体、换热机构和气液分离机构，所述水解罐体设有密闭的水解腔，所述水解腔与所述混合装置连通，所述换热机构和所述气液分离机构设置于所述水解腔内，所述换热机构和所述气液分离机构用于将所述尿素溶液在所述水解腔内分解出目标混合气体（氨气-蒸汽，气液混合气体）；稳压罐，与所述水解腔连通，用于存储所述目标混合气体，并对所述目标混合气体增压至预设压力值；喷枪，与所述稳压罐连通，用于向目标脱硝装置中喷射所述目标混合气体。
5.可选地，所述水解装置还包括：多孔板，连接于所述水解腔内，所述多孔板设置于所述尿素溶液液面的上方，并位于所述换热机构和所述气液分离机构之间，且所述多孔板上形成有多个通孔，多个所述通孔之间相互错列布设于所述多孔板，并沿所述多孔板的厚度方向贯穿所述多孔板。
6.可选地，所述气液分离机构包括：波纹板，沿第一方向延伸，并沿第二方向呈波浪状延伸，所述波纹板的数目为多个，多个所述波纹板沿第三方向均匀间隔，且任意相邻两个波纹板之间形成有用于分离所述目标混合气体中水分的气液分离通道；固定板，固定连接在波纹板沿所述第三方向的两端；其中，所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向两两相互垂直。
7.可选地，所述换热机构包括：
进口集箱，设有第一接口；出口集箱，设有第二接口；换热管，呈螺旋状设置，所述换热管一端与所述第一接口连接，所述换热管的另一端与所述第二接口连接。
8.可选地，所述混合装置包括：稀释水进料管，所述稀释水进料管上设有电磁阀和流量检测器；混合罐，与所述稀释水进料管连接，并与所述水解装置连通，且所述混合罐上设有用于投放所述尿素的进料口；搅拌机构，连接于所述混合罐；加热机构，连接于所述混合罐，并延伸至所述混合管罐的内部。
9.可选地，所述混合装置为两套，两套所述混合装置相互独立设置。
10.可选地，所述稳压罐的数目为多个，每个所述稳压罐均与所述水解腔连通，且每个所述稳压罐均连接有所述喷枪。
11.可选地，所述稳压罐和所述喷枪之间设有蒸汽进口，所述蒸汽进口用于向所述混合气体注入蒸汽。
12.可选地，所述增压机构包括：输送管道，用于连接所述混合装置和所述水解装置；增压泵，用于将所述尿液溶液增压由并由所述输送管道输送至所述水解装置。
13.本技术提供的炉外气化脱硝系统的有益效果在于：与现有技术相比，本技术炉外气化脱硝系统包括依次连通的混合装置、增压机构、水解装置、稳压罐和喷枪，其中，混合装置用于混合尿素和稀释水，以获取预设浓度的尿素溶液，增压机构，于将所述尿液溶液增压并输送至水解装置；水解装用于将所述尿素溶液在所述水解腔内分解出目标混合气体；稳压罐，用于存储所述目标混合气体，并对所述目标混合气体增压至预设压力值；喷枪用于向目标脱硝装置中喷射所述目标混合气体，通过尿素混合液转换为目标混合气体，能够防止尿素结晶堵塞喷枪，从而使喷枪能够持续工作。
14.本技术的另一方面是提供一种炉外气化脱硝工艺，包括以下步骤：步骤1.配置尿素浓度为40%的尿素溶液；步骤2.加热所述尿素溶液，并对所述尿素溶液进行增压，以使所述尿素溶液水解产生目标气体；步骤3.对所述目标气体再次增压后，将所述目标气体喷射至目标脱硝装置的焚烧炉内进行脱硝。
15.本技术提供的炉外气化脱硝工艺的有益效果在于：与现有技术相比，本技术炉外气化脱硝工艺用于将尿素溶液转换为目标气体，以便于喷枪将目标气体喷射至脱硝装置内部，以防止尿素溶液的结晶体堵塞喷枪。
附图说明
16.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些
附图获得其他的附图。
17.图1为本技术实施例提供的炉外气化脱硝系统的结构示意图一；图2为本技术实施例提供的炉外气化脱硝系统的结构示意图二；图3为本技术实施例提供的混合装置的结构示意图；图4为本技术实施例提供的水解装置的结构示意图；图5为本技术实施例提供的气液分离机构的结构示意图。
18.其中，图中各附图标记：10、混合装置；11、稀释水进料管；12、混合罐；121、进料口；13、搅拌机构；131、搅拌电机；132、搅拌杆；133、搅拌叶；14、加热机构；15、第一电磁阀；16、第一流量检测器；17、溢流管道；20、增压机构；21、输送管道；22、增压泵；23、第二流量检测器；30、水解装置；31、水解罐体；311、水解腔；32、换热机构；321、进口集箱；322、换热管；323、出口集箱；324、疏水器；33、多孔板；331、通孔；34、气液分离机构；341、波纹板；342、固定板；35、压力传感器；36、排气母管；37、排气子管；40、稳压罐；50、喷枪；60、蒸汽进口。
19.实施方式
20.为了使本技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
21.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
22.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
23.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
24.请一并参阅图至图5，现对本技术实施例提供的炉外气化脱硝系统及工艺进行说明。
25.本技术的第一方面是提供一种炉外气化脱硝系统，包括混合装置10、增压机构20、水解装置30、稳压罐40和喷枪50。
26.在本技术中，混合装置10用于混合尿素和稀释水，以获取预设浓度的尿素溶液。
27.具体的，在本技术中，混合装置10的数目为两个，两个混合装置10之间相互独立。每个混合装置10包括稀释水进料管11、混合罐12、搅拌机构13、加热机构14。
28.稀释水进料管11连接于混合罐12的顶部，且稀释水进料管11上设有第一电磁阀15和第一流量检测器16，第一电磁阀15和第一流量检测器16点均与控制器电连接，第一流量
检测器16用于检测注入至混合罐12内的稀释水的剂量，并在注入至稀释水的剂量达到预设剂量后，第一流量检测器16产生第一断电信号并将第一断电信号传输至控制器，控制器接收第一断电信号根据第一断电信号控制第一电磁阀15关闭，从而关闭稀释水进料管11。
29.混合罐12的顶部设有用于投放尿素的进料口121，且每个混合罐12的顶部均设有溢流管道17。
30.搅拌机构13包括搅拌电机131和搅拌杆132，搅拌杆132上设有搅拌叶133，搅拌电机131连接于混合罐12的顶端，搅拌杆132连接于搅拌电机131的转轴，且搅拌杆132位于混合罐12的内部连接于混合罐12，用于搅拌尿素和稀释水，以使尿素快速溶解于稀释水。
31.加热机构14，连接于混合罐12，并延伸至混合管罐的内部。
32.加热机构14为加热管道，加热管道延伸至混合罐12的内部，可利用锅炉余热蒸汽或热水以对稀释水进行加热，从而加快尿素溶解于稀释水的速率。
33.增压机构20连接于水解装置30，用于将尿液溶液增压并输送至水解装置30。
34.具体的，增压机构20包括输送管道21和增压泵22。
35.输送管道21的一端与两个混合罐12的底部连通，且输管道的另一端与水解装置30连通。
36.输送管道21上设有第二流量检测器23，以及增压泵22设置于输送管道21上，且第二流量检测器23和增压泵22均与控制器电连接。控制器控制增压泵22工作，增压泵22用于将混合罐12内的尿素溶液输送至水解装置30内，并在第二流量检测器23检测到输送至水解装置30内的尿素溶液达到预设剂量时，第二流量检测器23产生第二断电信号并将第二断电信号传输至控制器，控制器接收第二断电信号，并根据第二断电信号关闭增压泵22。
37.水解装置30包括水解罐体31、换热机构32、多孔板33和气液分离机构34，水解罐体31设有密闭的水解腔311，水解腔311设有尿素溶液进口和尿素溶液出口。输送管道21远离混合罐12的一端与水解腔311连通换热机构32和气液分离机构34设置于水解腔311内，换热机构32和气液分离机构34用于将尿素溶液在水解腔311内分解出目标混合气体。
38.换热机构32包括进口集箱321、换热管322和出口集箱323，换热管322呈螺旋状设置，且进口集箱321设有第一接口，出口集箱323设有第二接口，换热管322一端与第一接口连接，换热管322的另一端与第二接口连接。
39.可将锅炉的余热蒸汽注入进口集箱321内，从而使换热管322通过锅炉的余热蒸汽对水解腔311内的尿素溶液进行间接加热，从而使尿素溶液产生氨气、水蒸气和二氧化碳相混合的目标气体。
40.需要说明的是，在水解腔311内，加热机构14位于尿素溶液液面的下方，且进口集箱321和出口集箱323上均设有疏水器324，用于排放进口集箱321和出口集箱323锅炉热气所凝结的水分。
41.多孔板33连接于水解腔311内，并位于换热机构32和气液分离机构34之间，且多孔板33也位于尿素溶液液面的上方。多孔板33上形成有多个通孔331，多个通孔331之间相互错列布设于多孔板33，并沿多孔板33的厚度方向贯穿多孔板33，多个通孔331用于目标气体在多孔板33上析出多个微小的气泡，气泡在浮力的作用下运动至尿素溶液液面的上方汇合。
42.气液分离机构34位于尿素溶液液面的上方。气液分离机构34包括波纹板341和固
定板342。
43.波纹板341沿第一方向延伸，并沿第二方向呈波浪状延伸，波纹板341的数目为多个，多个波纹板341沿第三方向均匀间隔，且任意相邻两个波纹板341之间形成有用于分离目标混合气体中水分的气液分离通道。固定板342固定连接在波纹板341沿第三方向的两端。其中，第一方向为图5中的x轴方向，第二方向为图5中的y轴方向，第三方向为图5中的z轴方向，且第一方向、第二方向和第三方向两两相互垂直。
44.目标气体进入气液分离通道后，目标气体中的小颗粒的水体附着在波纹板341的侧壁上并汇聚成大颗粒的水珠，在重力的作用下，水珠滴落至尿素溶液中，从而将目标气体中的水体从目标气体中分离。
45.水解罐体31上设有压力传感器35，压力传感器35用于检测水解腔311内的压力，且压力传感器35与控制器电连接。在水解腔311的内压力低于0.4mpa时，压力传感器35产生通电信号，并将通电信号传输至控制器，控制器接收通电信号，并根据通电信号控制增压泵22开启，以向水解腔311内注入尿素混合液。在水解腔311内的压力高于1.2mpa时，压力传感器35产生第三断电信号，并将第三断电信号传输至控制器，控制器接收第三断电信号，并根据第三断电信号控制增压泵22关闭，以停止向水解腔311内注入尿素混合液。
46.水解罐体31上还设有排气口，排气口上连接有排气母管36，母管上连接有多个排气子管37，每个排气子管37远离排气母管36的一端均连接有一个稳压罐40，稳压罐40用于存储目标混合气体，并对目标混合气体增压至预设压力值。
47.每个稳压罐40均连接有喷枪50，喷枪50与稳压罐40之间管道连通，且喷枪50管径的直径为2cm或3cm，喷枪50用于向目标脱硝装置的焚烧炉中喷射目标混合气体，且稳压罐40和喷枪50之间设有蒸汽进口60，蒸汽进口60用于向混合气体注入蒸汽，且蒸汽的压力大于混合气体的压力，蒸汽用于加热混合气体并对混合气体进行增压，以提高混合气体的穿透力，从而提高混合气体与目标废气的混合效果，以调高对目标废气的脱硝效率，同时，喷枪50采用直径为2cm或3cm的细管道，焚烧炉的水冷壁无需设置让管。
48.本技术提供的炉外气化脱硝系统的有益效果在于：与现有技术相比，本技术炉外气化脱硝系统包括依次连通的混合装置10、增压机构20、水解装置30、稳压罐40和喷枪50，其中，混合装置10用于混合尿素和稀释水，以获取预设浓度的尿素溶液，增压机构20，于将尿液溶液增压并输送至水解装置30；水解装用于将尿素溶液在水解腔311内分解出目标混合气体；稳压罐40，用于存储目标混合气体，并对目标混合气体增压至预设压力值；喷枪50用于向目标脱硝装置中喷射目标混合气体，通过尿素混合液转换为目标混合气体，能够防止尿素结晶堵塞喷枪50，从而使喷枪50能够持续工作。
49.同时，通过将液态尿素溶液还原剂转化为含有氨气的气态还原剂，并将气态的还原剂注入到炉体中对烟气进行脱硝，与固态或液态的还原剂相比，气态的还原剂注入到炉体中对烟气进行脱硝，省去了吸收热量将尿素或者尿素溶液分解出氨气或吸收热量蒸发成氨气的过程，大大节约了还原剂与烟气在炉内的反应准备时间，并增加了氨气反应停留时间使氨气有足够时间参与反应，极大的提高了还原剂的利用效率，同时有效提高了氮氧化合物的脱除效率。
50.本技术的另一方面是提供一种炉外气化脱硝工艺，包括以下步骤：步骤1.配置尿素浓度为20%-40%的尿素溶液；
步骤2.加热尿素溶液，并对尿素溶液进行增压，以使尿素溶液水解产生目标气体；步骤3.对目标气体再次增压后，将目标气体喷射至目标脱硝装置内进行脱硝。
51.具体的，步骤1.配置浓度为20%-40%的尿素溶液具体包括：通过上述实施例所提供的混合装置10配置浓度位于20%-40%之间的尿素溶液，并在配置过程中,通过加热机构14对稀释水进行加热，以加速尿素溶解在稀释水内。
52.步骤2.加热尿素溶液，并对尿素溶液进行增压，以使尿素溶液水解产生目标气体具体包括：通过上述实施例提供的水解装置30将尿素溶液加热至160-250℃，从而时尿素溶液分解出包含有氨气、水蒸气和二氧化碳的目标气体，且采用水解装置30将尿素溶液分解出目标气体时，水解罐体31内部的压力位于0.4mpa-1.2mpa之间。
53.步骤3.对目标气体再次加热后，将目标气体喷射至目标脱硝装置内进行脱硝具体包括：目标气体在由上述实施例所提供的喷枪50喷射至目标脱销装置的焚烧炉体内，优选的，喷枪50将目标气体喷射至炉体内温度位于850℃-1100℃的区域内。
54.且在采用喷枪50将目标气体喷射至炉体内之前，通过向喷枪50与稳压罐40之间的所连接的管道内注入压力值位于0.5mpa-1.5mpa之间的蒸汽，以对目标气体再次增压。
55.本技术提供的炉外气化脱硝工艺的有益效果在于：与现有技术相比，本技术炉外气化脱硝工艺用于将尿素溶液转换为目标气体，以便于喷枪50将目标气体喷射至脱硝装置内部，以防止尿素溶液的结晶体堵塞喷枪50，同时，通过将液态尿素溶液还原剂转化为含有氨气的气态还原剂，并将气态的还原剂注入到炉体中对烟气进行脱硝，与固态或液态的还原剂相比，气态的还原剂注入到炉体中对烟气进行脱硝，省去了吸收热量将尿素或者尿素溶液分解出氨气或吸收热量蒸发成氨气的过程，大大节约了还原剂与烟气在炉内的反应准备时间，并增加了氨气反应停留时间使氨气有足够时间参与反应，极大的提高了还原剂的利用效率，同时有效提高了氮氧化合物的脱除效率。
56.以上仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种炉外气化脱硝系统，其特征在于,包括混合装置，用于混合尿素和稀释水，以获取预设浓度的尿素溶液；增压机构，连接于所述水解装置，用于将所述尿液溶液增压并输送至水解装置；所述水解装置，包括水解罐体、换热机构和气液分离机构，所述水解罐体设有密闭的水解腔，所述水解腔与所述混合装置连通，所述换热机构和所述气液分离机构设置于所述水解腔内，所述换热机构和所述气液分离机构用于将所述尿素溶液在所述水解腔内分解出目标混合气体；稳压罐，与所述水解腔连通，用于存储所述目标混合气体，并对所述目标混合气体增压至预设压力值；喷枪，与所述稳压罐连通，用于向目标脱硝装置中喷射所述目标混合气体。2.如权利要求1所述的炉外气化脱硝系统，其特征在于，所述水解装置还包括：多孔板，连接于所述水解腔内，所述多孔板设置于所述尿素溶液液面的上方，并位于所述换热机构和所述气液分离机构之间，且所述多孔板上形成有多个通孔，多个所述通孔之间相互错列布设于所述多孔板，并沿所述多孔板的厚度方向贯穿所述多孔板。3.如权利要求1所述的炉外气化脱硝系统，其特征在于，所述气液分离机构包括：波纹板，沿第一方向延伸，并沿第二方向呈波浪状延伸，所述波纹板的数目为多个，多个所述波纹板沿第三方向均匀间隔，且任意相邻两个波纹板之间形成有用于分离所述目标混合气体中水分的气液分离通道；固定板，固定连接在波纹板沿所述第三方向的两端；其中，所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向两两相互垂直。4.如权利要求1所述的炉外气化脱硝系统，其特征在于，所述换热机构包括：进口集箱，设有第一接口；出口集箱，设有第二接口；换热管，呈螺旋状设置，所述换热管一端与所述第一接口连接，所述换热管的另一端与所述第二接口连接。5.如权利要求1所述的炉外气化脱硝系统，其特征在于，所述混合装置包括：稀释水进料管，所述稀释水进料管上设有电磁阀和流量检测器；混合罐，与所述稀释水进料管连接，并与所述水解装置连通，且所述混合罐上设有用于投放所述尿素的进料口；搅拌机构，连接于所述混合罐；加热机构，连接于所述混合罐，并延伸至所述混合管罐的内部。6.如权利要求5所述的炉外气化脱硝系统，其特征在于，所述混合装置为两套，两套所述混合装置相互独立设置。7.如权利要求1所述的炉外气化脱硝系统，其特征在于，所述稳压罐的数目为多个，每个所述稳压罐均与所述水解腔连通，且每个所述稳压罐均连接有所述喷枪。8.如权利要求7所述的炉外气化脱硝系统，其特征在于，所述稳压罐和所述喷枪之间设有蒸汽进口，所述蒸汽进口用于向所述混合气体注入蒸汽。
9.如权利要求1所述的炉外气化脱硝系统，其特征在于，所述增压机构包括：输送管道，用于连接所述混合装置和所述水解装置；增压泵，用于将所述尿液溶液增压由并由所述输送管道输送至所述水解装置。10.一种炉外气化脱硝工艺，其特征在于，包括以下步骤：步骤1.配置尿素浓度为20%-40%的尿素溶液；步骤2.加热所述尿素溶液，并对所述尿素溶液进行增压，以使所述尿素溶液水解产生目标气体；步骤3.对所述目标气体再次增压后，将所述目标气体喷射至目标脱硝装置的焚烧炉内进行脱硝。

技术总结
本申请提供了一种炉外气化脱硝系统及工艺，其中，炉外气化脱硝系统包括依次连通的混合装置、增压机构、水解装置、稳压罐和喷枪，其中，混合装置用于混合尿素颗粒和稀释水，以获取预设浓度的尿素溶液；增压机构，用于将所述尿液溶液增压并输送至水解装置；水解装置用于将所述尿素溶液在所述水解腔内分解出目标混合气体；稳压罐，用于存储所述目标混合气体，并对所述目标混合气体增压至预设压力值；喷枪用于向目标脱硝装置中喷射所述目标混合气体，通过尿素混合液转换为目标混合气体，能够防止尿素结晶堵塞喷枪，从而使喷枪能够持续工作。从而使喷枪能够持续工作。从而使喷枪能够持续工作。


技术研发人员：陈卫华 刘超 乐亮亮 胡海城 倪彩军
受保护的技术使用者：上海黎明资源再利用有限公司
技术研发日：2023.07.12
技术公布日：2023/8/16