一种提高SCR热解炉尿素热解率的方法与流程

一种提高scr热解炉尿素热解率的方法
技术领域
1.本发明涉及烟气脱硝技术领域，尤其涉及一种提高scr热解炉尿素热解率的方法。


背景技术：

2.近年来，为了保护环境，政府对发电厂no
x
的排放的要求愈发严格。为了满足最新的排放要求，很多火力电厂安装了脱硝设备，选择性催化还原反应(selective catalyst reduction，简称scr)因其脱硝效率高、工作温度低等优点在大型电站锅炉上得到了广泛的应用。
3.scr的还原剂是nh3，其来源主要是尿素，液氨等。基于安全性考虑，尿素热解获取nh3的技术路线获得广泛应用，其工作原理是利用高温空气作为热源，将尿素溶液完全分解为nh3，nh3作为还原剂进入scr反应器，在催化剂的作用下还原氮氧化物。其中，尿素热解获取nh3的化学反应方程式为：co(nh2)2 h2o
→
2nh3 co2。
4.在已投运的尿素热解装置中，尿素热解率低，造成尿素热解炉中下部、尾部出口存在尿素结晶以及尿素热解反应副产物，其中尿素热解装置所在地空气的温湿度条件变化对尿素结晶情况的影响尤为明显；这同时也造成了尿素资源浪费，增加了发电厂经营成本。现有专利文献中，解决尿素热解率低、尿素热解炉结晶方法总结起来，主要有以下两种：(1)提高尿素在热解炉内的停留时间；(2)减少热解炉内温度不均匀，其不足之处在于没有考虑到尿素热解是一种化学反应，化学反应进行程度与反应物的浓度有很大关系。


技术实现要素：

5.基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种提高scr热解炉尿素热解率的方法。
6.本发明提出的一种提高scr热解炉尿素热解率的方法，包括以下步骤：
7.s1、获取尿素热解炉所在地的常温空气湿度和常温空气湿度，得到尿素热解炉所在地常温空气的绝对湿度；
8.s2、基于尿素溶液的浓度和流量，计算得到单位时间内进入尿素热解炉的尿素质量和单位时间内的第一供水量；
9.s3、基于高温空气的流量和s1得到的尿素热解炉所在地常温空气的绝对湿度，计算得到单位时间内的第二供水量；
10.s4、基于尿素与水的摩尔比和s2得到的单位时间内进入尿素热解炉的尿素质量，计算得到单位时间内的需水量；
11.s5、将s2得到的单位时间内的第一供水量与s3得到的单位时间内的第二供水量之和与s4得到的单位时间内的需水量进行比较，若单位时间内的第一供水量与单位时间内的第二供水量之和＜单位时间内的需水量，则向尿素热解炉内通入水蒸气，并控制单位时间内进入尿素热解炉的水蒸气量＝单位时间内的需水量-单位时间内的第一供水量-单位时间内的第二供水量。
12.所述步骤s1中，采用空气温湿度计测量尿素热解炉所在地的常温空气湿度和常温空气湿度。
13.优选地，所述步骤s2中，采用第一流量计测量尿素溶液的流量。
14.优选地，所述步骤s3中，采用第二流量计测量高温空气的流量。
15.优选地，所述步骤s5中，采用第三流量计测量水蒸气的流量，得到单位时间内进入尿素热解炉的水蒸气量，并以第三流量计的测量值作为反馈，通过水蒸气流量调节阀对单位时间内进入尿素热解炉的水蒸气量进行控制。
16.优选地，所述步骤s5中，水蒸气与高温空气充分混合后进入尿素热解炉。
17.优选地，所述步骤s4中，尿素与水的摩尔比为1：(5-6)。
18.优选地，所述步骤s1中，尿素热解炉所在地常温空气的绝对湿度ρw
常温空气
根据尿素热解炉所在地的常温空气温度t
常温空气
和常温空气湿度rh
常温空气
，通过湿空气焓湿图得到。
19.优选地，所述步骤s2中，根据公式q
尿素
＝q
尿素溶液
×
ω
尿素溶液
计算得到单位时间内进入尿素热解炉的尿素质量q
尿素
，式中为q
尿素溶液
为尿素溶液的质量流量，ω
尿素溶液
为尿素溶液的质量百分比浓度；根据公式q
水1
＝q
尿素溶液-q
尿素
计算得到单位时间内的第一供水量q
水1
。
20.优选地，所述步骤s3中，根据公式q
水2
＝w
高温空气
×
ρw
常温空气
，式中w
高温空气
为高温空气的质量流量，ρw
常温空气
为尿素热解炉所在地常温空气的绝对湿度。
21.优选地，所述步骤s4中，根据公式n
尿素/水
＝(q
尿素
/m
尿素
)/(q
水
/m
水
)，计算得到单位时间内的需水量q
水
，式中n
尿素/水
为尿素与水的摩尔比，q
尿素
为单位时间内进入尿素热解炉的尿素质量，m
尿素
为尿素的相对分子质量，m
水
为水的相对分子质量。
22.本发明的有益效果如下：
23.本发明根据化学反应动力学原理以及实际运行的经验值，确定热解炉内反应物尿素与水的最佳摩尔比范围，得到尿素充分反应的需水量，并结合尿素热解炉所在地常温空气的绝对温湿度、进入尿素热解炉内的高温空气的流量以及尿素溶液的浓度和流量，得到当前运行工况下的供水量，当供水量小于需水量时，通过向尿素热解炉内通入水蒸气进行补充，从而保证尿素热解炉内的反应物满足最佳的反应摩尔比范围，有效提高尿素热解率，从而减少尿素热解炉结晶。采用该方法，可以使尿素热解炉装置在不同的空气温湿度条件下均能保持极低的尿素结晶发生率，使其达到正常检修周期，有效降低了装置的运行成本。
附图说明
24.图1为本发明具体实施例方法的流程图。
具体实施方式
25.下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
26.实施例1
27.一种提高scr热解炉尿素热解率的方法，包括以下步骤：
28.s1、获取尿素热解炉所在地的常温空气温度和常温空气湿度，得到尿素热解炉所在地常温空气的绝对湿度；
29.s2、基于尿素溶液的质量百分比浓度和质量流量，计算得到单位时间内进入尿素热解炉的尿素质量和单位时间内的第一供水量；
30.s3、基于高温空气的质量流量和s1得到的尿素热解炉所在地常温空气的绝对湿度，计算得到单位时间内的第二供水量；
31.s4、基于尿素与水的摩尔比和s2得到的单位时间内进入尿素热解炉的尿素质量，计算得到单位时间内的需水量；
32.s5、将s2得到的单位时间内的第一供水量与s3得到的单位时间内的第二供水量之和与s4得到的单位时间内的需水量进行比较，若单位时间内的第一供水量与单位时间内的第二供水量之和＜单位时间内的需水量，则向尿素热解炉内通入水蒸气，并控制单位时间内进入尿素热解炉的水蒸气量＝单位时间内的需水量-单位时间内的第一供水量-单位时间内的第二供水量。
33.所述步骤s4中，尿素与水的摩尔比为1：(5-6)。
34.所述步骤s1中，尿素热解炉所在地常温空气的绝对湿度ρw
常温空气
根据尿素热解炉所在地的常温空气温度t
常温空气
和常温空气湿度rh
常温空气
，通过湿空气焓湿图得到。
35.所述步骤s2中，根据公式q
尿素
＝q
尿素溶液
×
ω
尿素溶液
计算得到单位时间内进入尿素热解炉的尿素质量q
尿素
，式中为q
尿素溶液
为尿素溶液的质量流量，ω
尿素溶液
为尿素溶液的质量百分比浓度；根据公式q
水1
＝q
尿素溶液-q
尿素
计算得到单位时间内的第一供水量q
水1
。
36.所述步骤s3中，根据公式q
水2
＝w
高温空气
×
ρw
常温空气
，式中w
高温空气
为高温空气的质量流量，ρw
常温空气
为尿素热解炉所在地常温空气的绝对湿度。
37.所述步骤s4中，根据公式n
尿素/水
＝(q
尿素
/m
尿素
)/(q
水
/m
水
)，计算得到单位时间内的需水量q
水
，式中n
尿素/水
为尿素与水的摩尔比，q
尿素
为单位时间内进入尿素热解炉的尿素质量，m
尿素
为尿素的相对分子质量，m
水
为水的相对分子质量。
38.所述步骤s1中，采用空气温湿度计测量尿素热解炉所在地的常温空气温度和常温空气湿度。
39.所述步骤s2中，采用第一流量计测量尿素溶液的质量流量。
40.所述步骤s3中，采用第二流量计测量高温空气的体积流量。
41.所述步骤s5中，采用第三流量计测量水蒸气的质量流量，得到单位时间内进入尿素热解炉的水蒸气量q
水蒸气
，并以第三流量计的测量值作为反馈，通过水蒸气流量调节阀对q
水蒸气
进行控制。
42.所述步骤s5中，水蒸气与高温空气充分混合后进入尿素热解炉。
43.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。