尿素催化水解制氨精准喷氨装置的制作方法

1.本实用新型属于制氨设备技术领域，特别是涉及一种尿素催化水解制氨精准喷氨装置。


背景技术：

2.我国电力供应为以燃煤火力发电为主，而火力发电厂锅炉燃烧产生大量的烟气，其中nox的氮氧化合物nox是造成光化学烟雾和酸雨的主要污染物。2012年正式实施了《火电厂大气污染物排放标准》要求，所有化石燃料燃烧锅炉必须设置脱硝装置，以控制nox对环境的影响,而最常用的scr脱硝工艺技术是在金属催化剂的作用下，利用氨气将烟气中的nox还原生产n2，从而实现nox的达标排放,目前制备氨气的方法主要有液氨、氨水制氨，尿素热解制氨，尿素水解制氨等方法。液氨、氨水均属于危险品，运输和储存上存在较大的风险。尿素是一种无色的化学品，易于运输，储存，非常适合作为氨的生产原料，但尿素热解制氨设备存在运行成本较高的问题，尿素水解具有运行能耗低，安全，稳定的特点，越来越受到欢迎c。
3.现有的尿素催化水解制氨装置使用的催化剂大多价格昂贵，催化剂在催化过程中消耗大，从而增加了制氨的生产成本。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种尿素催化水解制氨精准喷氨装置，通过设置的催化剂，催化剂的化学性质类似于尿素，且不含重金属成分安全环保，价格低廉，催化剂在催化过程中消耗小，降低了生产成本，减少了环境的污染，而设置的dcs系统，dcs系统能够对装置进行在线调平，通过对装置出口多点同时抽取样本并计算平均值，配合多点逐一测量预设偏差计算，从而减少装置内局部氨气浓度过高的情况发生，通过设置的cfd气流模拟，cfd气流模拟对scr反应器进口及反应器本体内的气流进行数值模拟，从而对空混合器和倒流板进行合理的布置，提高空混合器的混合效果，减少了scr反应器出口氨气的逃逸量，增加了装置的实用性，解决了上述现有技术中存在的问题。
5.为达上述目的，本实用新型是通过以下技术方案实现的：
6.一种尿素催化水解制氨精准喷氨装置，包括：尿素溶解罐，尿素溶解罐的一侧设置有尿素溶液储罐，尿素溶液储罐的一侧设置有尿素水解反应器，尿素水解反应器的一侧设置有水解催化剂储罐，水解催化剂储罐的内部设置有催化剂，尿素水解反应器的上侧设置有汽水分离装置；
7.汽水分离装置的一侧设置有空气混合装置，空气混合装置的一侧设置有热风机，且热风机、汽水分离装置与空气混合装置之间均安装有调节组件，空气混合装置的一侧设置有烟道，烟道的内部从一端到另一端依次设置有喷氨格栅、圆盘混合器、导流板、整流格栅，整流格栅的一侧设置有scr反应器本体，scr反应器本体内设置有多个催化剂隔板。
8.可选的，scr反应器本体包括：scr反应器出口、scr反应器进口。
9.可选的，调节组件包括：scr区计量模块。
10.可选的，scr反应器出口处设置有测量模块，测量模块连接有dcs系统。
11.可选的，喷氨格栅内设置有分区调节喷射系统，分区调节喷射系统包括：分区调节模块、精准喷氨模块，且分区调节模块与测量模块、精准喷氨模块相连接。
12.可选的，尿素溶解罐与尿素溶液储罐之间安装有溶液混合泵，尿素溶液储罐与尿素水解反应器之间安装有溶液输送泵，水解催化剂储罐与尿素水解反应器之间安装有催化剂输送泵。
13.本实用新型的实施例具有以下有益效果：
14.本实用新型的一个实施例通过设置的催化剂，催化剂的化学性质类似于尿素，且不含重金属成分安全环保，价格低廉，催化剂在催化过程中消耗小，降低了生产成本，减少了环境的污染，而设置的dcs系统，dcs系统能够对装置进行在线调平，通过对装置出口多点同时抽取样本并计算平均值，配合多点逐一测量预设偏差计算，从而减少装置内局部氨气浓度过高的情况发生，通过设置的cfd气流模拟，cfd气流模拟对scr反应器进口及反应器本体内的气流进行数值模拟，从而对空混合器和倒流板进行合理的布置，提高空混合器的混合效果，减少了scr反应器出口氨气的逃逸量，增加了装置的实用性。
15.当然，实施本实用新型的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
16.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
17.图1为本实用新型一实施例的制氨工艺的流程图结构示意图；
18.图2为本实用新型一实施例的烟道示意图；
19.图3为本实用新型一实施例的精准喷氨模块结构示意图；
20.图4为本实用新型一实施例的烟道结构示意图。
21.其中，上述附图包括以下附图标记：
22.尿素水解反应器1，水解催化剂储罐2，分区调节喷射系统3，喷氨格栅4，圆盘混合器5，导流板6，整流格栅7。
具体实施方式
23.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。
24.为了保持本实用新型实施例的以下说明清楚且简明，本实用新型省略了已知功能和已知部件的详细说明。
25.请参阅图1
‑
4所示，在本实施例中提供了一种尿素催化水解制氨精准喷氨装置，包括：尿素溶解罐，尿素溶解罐的一侧设置有尿素溶液储罐，尿素溶液储罐的一侧设置有尿素水解反应器1，尿素水解反应器1的一侧设置有水解催化剂储罐2，水解催化剂储罐2的内部
设置有催化剂，尿素水解反应器1的内部设置有汽水分离装置；汽水分离装置的一侧设置有空气混合装置，空气混合装置的一侧设置有热风机，且热风机、汽水分离装置与空气混合装置之间均安装有调节组件，空气混合装置的一侧设置有烟道，烟道的内部从一端到另一端依次设置有喷氨格栅4、圆盘混合器5、导流板6、整流格栅7，整流格栅7的一侧设置有scr反应器本体，scr反应器本体内设置有多个催化剂隔板。
26.本实施例一个方面的应用为：当需要对尿素溶解进行水解制氨时，首先将尿素溶液和催化剂放入到尿素水解反应器1中，然后将尿素水解反应器1内的压力控制在0.35～0.55mpa之间，温度控制在130～150℃之间，尿素溶液在水解反应下生成氨气含量为37.5％的混合气，然后混合气通过汽水分离器进行水汽分离，在通过空气混合器将气体内的氨气含量稀释到5％以下后，在经过scr区计量模块对气体的流量和压力调节，最后进入scr反应器内进行脱硝反应，从而完成对尿素溶液的水解制氨。需要注意的是，本实用新型的用电设备均可采用蓄电池供电或外接电源。
27.通过设置的催化剂，催化剂的化学性质类似于尿素，且不含重金属成分安全环保，价格低廉，催化剂在催化过程中消耗小，降低了生产成本，减少了环境的污染，而设置的dcs系统，dcs系统能够对装置进行在线调平，通过对装置出口多点同时抽取样本并计算平均值，配合多点逐一测量预设偏差计算，从而减少装置内局部氨气浓度过高的情况发生，通过设置的cfd气流模拟，cfd气流模拟对scr反应器进口及反应器本体内的气流进行数值模拟，从而对空混合器和倒流板进行合理的布置，提高空混合器的混合效果，减少了scr反应器出口氨气的逃逸量，增加了装置的实用性。
28.本实施例的scr反应器本体包括：scr反应器出口、scr反应器进口，cfd气流模拟通过流体力学模拟软件fluent对scr反应器进口烟道及反应器本体气流进行数值模拟。
29.本实施例的调节组件包括：scr区计量模块，scr区计量模块能够对经过汽水分离器分离后的气体的流速进行调节，使scr反应器进口处的气体流速偏差<
±
15％，scr反应器进口气体流向<
±
10
°
，scr反应器进口气体温度偏差<
±
10℃，nh3/nox摩尔比绝对偏差<5％。
30.本实施例的scr反应器出口处设置有测量模块，测量模块连接有dcs系统，测量模块能够单独测量每个区域内nox浓度，测量模块将测量后的数据传输至dcs系统，dcs系统能够根据数据对喷氨量进行调节，实现喷氨量的在线调平。
31.本实施例的催化剂主要成分包括：磷酸二氢铵、磷酸氢铵，磷酸二氢铵、磷酸氢铵的质量比为4:1，且催化剂的化学性质类似于尿素。
32.本实施例的催化水解反应方程式为：
33.(nh2)2co 催化剂 h2o
→
中间产物 co2
↑
34.中间产物
→
2nh3
↑
催化剂
35.综合反应：(nh2)2co h2o＝co2
↑
2nh3
↑
。
36.本实施例的喷氨格栅4内设置有分区调节喷射系统3，分区调节喷射系统3包括：分区调节模块、精准喷氨模块，且分区调节模块与测量模块、精准喷氨模块相连接，分区调节模块能够根据测量模块测量后的结果进行分析，将分析后的结果传输至精准喷氨模块，精准喷氨模块根据结果分析喷氨量。
37.本实施例的尿素溶解罐与尿素溶液储罐之间安装有溶液混合泵，尿素溶液储罐与
尿素水解反应器1之间安装有溶液输送泵，水解催化剂储罐2与尿素水解反应器1之间安装有催化剂输送泵。
38.本实施例的尿素水解反应器1内的温度为130～150℃，尿素水解反应器1内的压力为0.35～0.55mpa。
39.一种尿素催化水解制氨工艺，包括以下步骤：
40.步骤一：尿素溶液通过溶液输送泵从尿素储罐内传输至尿素水解反应器1内，
41.步骤二：催化剂通过催化剂泵从水解催化剂储罐2内传输至尿素水解反应器1内
42.步骤三：催化剂和尿素溶液通过压力为0.35～0.55mpa，温度为130～150℃的条件下进行水解反应生成含氨浓度约37.5％的混合气。
43.步骤四：汽水分离器对混合气进行水汽分离后，经由scr区计量模块对混合气的压力、流量进行控制调节
44.步骤五：调节后的混合气通过空气混合器与热风机吹处的热风进行混合稀释，将混合气内的氨气浓度降低至5％以下
45.步骤六：降低浓度后的混合气通过圆盘混合器5、导流板6、整流格栅7的作用下使气流更加均匀
46.步骤七：最后进入到scr反应器本体内进行脱硝反应。
47.上述实施例可以相互结合。
48.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
49.在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。