尿素气流动力流化床蓄热热解装置及热解系统的制作方法

1.本发明涉及氨气制备设备技术领域，尤其涉及一种利用尿素颗粒直接热解制备氨气的蓄热热解装置以及使用该蓄热热解装置的热解系统。


背景技术：

2.燃煤锅炉烟气脱硝排放处理中，scr系统成为必不可少的技术。该项技术的广泛应用，大大减少了烟气中氮氧化物的排放，改善了周边的大气环境，为环保事业作出了极大贡献。
3.scr系统中，还原剂通常为液氨、氨水和尿素。液氨易燃易爆，安全应用条件要求苛刻，限制了它在工业中的大量应用；10％氨水也进入了危险化学品的名单，安全应用条件也日益严格；国家能源局综合司于2019 年4月2日发布了《国家能源局综合司关于切实加强电力行业危险化学品安全综合治理工作的紧急通知》(国能综合安全〔2019〕132号)的文，要求“积极开展液氨罐区重大危险源治理，加快推进尿素替代升级改造进度”；这样，scr系统选用还原剂时，尿素必然成为厂家的首选。无论是液氨、氨水，还是尿素，都要转化成氨气才能为scr系统利用。
4.目前的scr系统中，尿素制氨一般采用水解法或热解法。水解法是将尿素以水溶液的形式加以分解。热解法是直接快速加热雾化后的尿素溶液，得到固态或熔化态尿素，纯尿素在加热条件下分解，为scr提供还原剂——氨。水解工艺要求操作压力高，温度高，系统笨重复杂，一般很少应用。目前，由尿素制备氨气常用的是尿素溶液喷雾热解工艺。
5.尿素溶液喷雾热解主要是尿素溶解成溶液、热解室高温空气制备、尿素溶液进热解室喷雾热解，涉及设备为尿素溶液制备系统、尿素溶液输送系统、喷雾系统、热风加热系统、热解系统等。热解室要求温度高(热风要求600℃以上)，要求工艺条件较为苛刻，设计或操作不当，很容易造成系统结晶堵塞。


技术实现要素：

6.本发明所要解决的一个技术问题是提供一种结构简单、节省能耗且热解效果好的尿素气流动力流化床蓄热热解装置。
7.为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：尿素气流动力流化床蓄热热解装置,包括流化罐，所述流化罐的底端设置有热风进口，所述热风进口处安装有布气板，所述流化罐的底端安装有与所述热风进口连通的进气接头，所述流化罐内安装有底端和顶端均开口的流化导流筒，所述流化导流筒的底端与所述流化罐的内壁之间留有流化导流间隙；
8.所述流化导流筒上安装有一端与其内部连通且另一端从所述流化罐伸出的尿素颗粒输送管，所述流化罐内填充有若干位于所述流化罐底部并将所述流化导流筒埋没的蓄热颗粒，所述流化罐的外壁上安装有为所述蓄热颗粒加热的电加热装置；所述流化罐的底部设置有排料口；所述流化罐的顶端设置有气氨口。
9.作为一种优选的技术方案，所述布气板为刚玉布气板。
10.作为一种优选的技术方案，所述流化罐的底部为锥形结构，所述流化导流筒的出口端伸入所述流化罐底端的锥形结构内。
11.作为一种优选的技术方案，所述流化导流筒的底部为外扩的喇叭结构。
12.作为一种优选的技术方案，所述流化导流筒的中心轴线与所述流化罐的中心轴线重合。
13.作为一种优选的技术方案，所述流化罐的顶部侧壁上设置有透明视镜。
14.作为一种优选的技术方案，所述蓄热颗粒为陶瓷颗粒，所述流化罐内装有掺杂在蓄热颗粒内的锐钛型tio2。
15.由于采用了上述技术方案，尿素气流动力流化床蓄热热解装置,包括流化罐，所述流化罐的底端设置有热风进口，所述热风进口处安装有布气板，所述流化罐的底端安装有与所述热风进口连通的进气接头，所述流化罐内安装有底端和顶端均开口的流化导流筒，所述流化导流筒的底端与所述流化罐的内壁之间留有流化导流间隙；所述流化导流筒上安装有一端与其内部连通且另一端从所述流化罐伸出的尿素颗粒输送管，所述流化罐内填充有若干位于所述流化罐底部并将所述流化导流筒埋没的蓄热颗粒，所述流化罐的外壁上安装有为所述蓄热颗粒加热的电加热装置；所述流化罐的底部设置有排料口；所述流化罐的顶端设置有气氨口；尿素颗粒通过输送管进入到流化导流筒内，从底部热风进口处进入的气体将蓄热颗粒流化，蓄热颗粒裹挟着尿素颗粒在流化导流筒向上流动并从两侧流入到流化罐底部，尿素颗粒被加热，在不断流化运动的过程中不断热解产生氨气和二氧化碳，相对于传统的尿素溶液热解方法，省去了尿素溶解步骤和相应的装置，简化了设备，节约了能源。
16.本发明所要解决的另一个技术问题是基于上述尿素气流动力流化床蓄热热解装置的尿素气流动力流化床蓄热热解系统。
17.为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：尿素气流动力流化床蓄热热解系统，包括上述的尿素气流动力流化床蓄热热解装置，scr系统的烟气排放装置的出口端与所述进气接头之间依次安装有空气预热器和空气加热器，所述尿素颗粒输送管连接有射流加料器，所述射流加料器的进气端口连接有压缩空气自公用系统，所述射流加料器的进料端口连接有尿素颗粒供给装置，所述气氨口通过管路连通至所述scr系统的喷氨格栅。
18.作为一种优选的技术方案，所述尿素颗粒供给装置包括尿素颗粒自斗式提升机，所述尿素颗粒自斗式提升机的出料端连接有尿素投加仓，所述尿素投加仓的底端通过星形卸料器连接有计量螺旋输送机，所述计量螺旋输送机的出料端与所述射流加料器的进料端口连接。
19.作为一种优选的技术方案，所述尿素投加仓内安装有搅拌器。
20.尿素气流动力流化床蓄热热解系统,采用气流动力流化床蓄热尿素颗粒直接热解工艺，摒弃了传统的先制备成溶液再进行热解的工艺路线，采用气流为动力，无转动易损部件，使得系统构成简单、减少用地、节省能源、操作方便、系统不会堵塞。
附图说明
21.以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：
22.图1是本发明实施例尿素气流动力流化床蓄热热解装置的结构示意图；
23.图2是本发明实施例尿素气流动力流化床蓄热热解系统的结构原理图；
24.图中：11-流化罐；12-透明视镜；21-布气板；22-进气接头；3-流化导流筒；41-尿素颗粒输送管；42-蓄热颗粒；43-电加热装置；51-排料口； 52-气氨口；61-空气预热器；62-空气加热器；71-射流加料器；72-尿素投加仓；73-星形卸料器；74-计量螺旋输送机；75-搅拌器。
具体实施方式
25.下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。
26.如图1所示，尿素气流动力流化床蓄热热解装置,包括流化罐11，所述流化罐11的底端设置有热风进口，所述热风进口处安装有布气板21，所述布气板21采用刚玉布气板21；所述流化罐11的底端安装有与所述热风进口连通的进气接头22，所述流化罐11内安装有底端和顶端均开口的流化导流筒3，所述流化导流筒3的底端与所述流化罐11的内壁之间留有流化导流间隙；在流化罐11的外部设置有隔热罩(图中未示出)，能够防止流化罐11内的热量散失，节约能源。
27.所述流化导流筒3上安装有一端与其内部连通且另一端从所述流化罐 11伸出的尿素颗粒输送管41，所述流化罐11内填充有若干位于所述流化罐11底部并将所述流化导流筒3埋没的蓄热颗粒42，所述流化罐11的外壁上安装有为所述蓄热颗粒42加热的电加热装置43，所述电加热装置43 采用现有技术中常用的电加热器，所以电加热装置43的结构和工作原理均属于现有技术，这里不再赘述；所述流化罐11的底部设置有排料口51；所述流化罐11的顶端设置有气氨口52。
28.所述流化罐11的底部为锥形结构，所述流化导流筒3的出口端伸入所述流化罐11底端的锥形结构内。所述流化导流筒3的底部为外扩的喇叭结构。所述流化导流筒3的中心轴线与所述流化罐11的中心轴线重合。所述流化罐11的顶部侧壁上设置有透明视镜12。所述蓄热颗粒42为陶瓷颗粒，所述流化罐11内装有掺杂在蓄热颗粒42内的锐钛型tio2。
29.如图2所示，尿素气流动力流化床蓄热热解系统，包括上述尿素气流动力流化床蓄热热解装置，scr系统的烟气排放装置的出口端与所述进气接头22之间依次安装有空气预热器61和空气加热器62，所述尿素颗粒输送管41连接有射流加料器71，所述射流加料器71的进气端口连接有压缩空气自公用系统，所述射流加料器71的进料端口连接有尿素颗粒供给装置，所述气氨口52通过管路连通至所述scr系统的喷氨格栅。
30.所述尿素颗粒供给装置包括尿素颗粒自斗式提升机，所述尿素颗粒自斗式提升机的出料端连接有尿素投加仓72，所述尿素投加仓72的底端通过星形卸料器73连接有计量螺旋输送机74，所述计量螺旋输送机74的出料端与所述射流加料器71的进料端口连接。所述尿素投加仓72内安装有搅拌器75。
31.工作时，320℃～350℃加湿后的热风进入流化罐11内，先经过刚玉高温布气板21进行气流分布，气流上升进入流化导流筒3，将筒内的掺加了锐钛型tio2的陶瓷颗粒流化，流化后的陶瓷颗粒先上升出流化导流筒3 后落在流化导流筒3外侧周边，在重力作用下下
落回流至流化导流筒3下方，并在气流的作用下回到流化导流筒3内，形成循环。掺加了锐钛型tio2的陶瓷颗粒在从流化导流筒3周边下移运动过程中，由流化罐11外的电加热器进行升温加热，陶瓷颗粒成为蓄热载体。具有热解催化作用的蓄热载体在流化导流筒3中流化状态下与喷入的尿素颗粒接触，利用蓄积的热量将尿素颗粒催化热解，热解后的氨气和二氧化碳气体均布在热风中，随热风流出系统，输送至scr系统的喷氨格栅。
32.本发明创造的流化热风利用的是scr系统锅炉尾部除尘器的烟气，没有引入外部空气，其含氧量不会改变，氮氧化物折算系数不变；而且采用的正常气压系统，无泄漏，操作安全。本技术方案直接用电加热，结构简单，不易出现故障。本技术方案中采用气流作为动力来流化物料，无机械转动部件，不易损坏，维修量极低。本技术方案采用的含有锐钛型tio2催化剂的蓄热填料，热解温度低，氨气生成效率高。
33.本发明创造的优点：1、系统配置简单，节约用地，易于管理和操作；2、节省能耗。同尿素溶液喷雾热解相比，不需要同时汽化大量的水分，故能耗可大大降低；3、无转动部件，维修故障率低；4、不存在系统的堵塞。系统内的固体皆为流动，故不会产生堵塞；5、同尿素溶液喷雾热解相比，操作温度低，系统安全可靠。本系统热解室的操作温度为350℃，远远低于尿素溶液喷雾热解的操作温度(600℃以上)。
34.本发明创造采用气流动力流化床蓄热尿素颗粒直接热解工艺，摒弃了传统的先制备成溶液再进行热解的工艺路线，采用气流为动力，无转动易损部件，使得系统构成简单、节约用地、节省能源、操作方便、系统不会堵塞。
35.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。