[实用新型]一种尿素水解制氨装置及包含其的脱硝系统

说明书

技术领域

本实用新型属于烟气脱硝技术领域，具体涉及一种尿素水解制氨装置及包含其的脱硝系统，特别涉及一种用于火力发电厂的尿素水解制氨装置及包含其的脱硝系统。

背景技术

燃煤电站所用SCR脱硝技术的原理是：在300-400℃下，以氨为还原剂，将其与氮氧化物进行催化还原反应，生成对环境无毒无害的氮气和水。因此，还原剂-氨气的制备成为SCR脱硝技术中的一个重要环节，其制备方法也成为关键研究点。

目前，氨气的制备方法主要有液氨法、氨水法和尿素法。在这些制备方法中，因液氨可燃且有毒，易发生爆炸，一般使用量超过40t，即可构成重大危险源，故导致液氨法安全性差；为得到氨气，氨水需蒸发大量的水，能耗较高，同时其储运和运输成本是最高的，且氨水中的金属离子会缩短催化剂寿命，导致氨水法能耗高、成本高；因尿素是一种稳定、无毒的固体颗粒，运输和储存不需要特殊要求，故尿素法是制氨的理想方法，越来越多地应用于烟气脱硝工程中。

上述尿素法又可细分为尿素热解法和尿素水解法，其中，尿素热解法存在能耗高的缺陷，而尿素水解法所需热能为低品位的蒸汽，运行成本低，能量消耗小，经济性较高，故成为尿素法中首选方法。尿素水解法的核心设备在于尿素水解制氨装置，现有技术中主要采用釜式反应器，如中国文献CN201978740U公开了一种尿素溶液水解制氨釜式反应器，该技术在反应器中设置换热管，并在反应器外壁上设置有产品气出口管和尿素溶液喷射进料口，该换热管完全浸泡于被传热液体中，冷侧液体受热内部由下到上的进行着自循环。

上述技术是将换热管完全浸泡于被传热液体中，利用换热管内的加热介质加热其外的尿素溶液，因尿素溶液量大，换热管内的加热介质难以有效快速地为尿素溶液提供热量以将氨气水解出来，产氨量有限；再者，上述技术是将尿素溶液喷射到反应器内，增加了能耗，同时大量的尿素溶液中含有远远超过参与尿素水解所需的水，为了保持尿素溶液在高能度下进行，未参与反应的水必须随氨气一起蒸发，造成了能耗损失。

实用新型内容

为此，本实用新型所要解决的是现有尿素水解制氨装置存在产氨量有限、能耗大的缺陷，进而提供了一种产氨量大、产氨速度快、能耗和成本低的尿素水解制氨装置及包含其的脱硝系统。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：

本实用新型所提供的尿素水解制氨装置，包括壳体和换热管，所述壳体上设置有尿素溶液进口、热介质进口和氨气出口，还包括，

成膜装置，与所述尿素溶液进口连通，且靠近所述换热管或在所述换热管上设置，以在所述换热管外壁或内壁形成液膜；以及

所述换热管以适于所述液膜依靠自身重力沿所述换热管外壁或内壁流动的方式设置于所述壳体内，以通过所述换热管使所述液膜与热介质进行热量交换。

进一步地，所述成膜装置包括持液板，所述持液板的端部与所述壳体侧壁密封连接，所述换热管贯穿所述持液板，且两者间形成环状间隙，以便尿素溶液流至所述持液板并通过所述环状间隙在所述换热管外壁形成所述液膜。

进一步地，所述环状间隙的宽度为1mm-8mm；

沿所述液膜流动方向，所述环状间隙的宽度逐渐变窄。

进一步地，所述成膜装置包括溢流板，所述溢流板的端部与所述壳体侧壁密封连接，所述换热管贯穿所述溢流板，且两者间密封连接，伸出所述溢流板的所述换热管上设置有溢流孔，以便尿素溶液流至所述溢流板并通过所述溢流孔在所述换热管内壁形成所述液膜。

进一步地，所述溢流孔的形状为倒三角形和/或圆孔形。

进一步地，其特征在于，还包括，

尿素溶液均布器，设置于所述尿素溶液进口与所述成膜装置之间，用于将尿素溶液均匀分布于所述成膜装置上，以在所述换热管管壁上形成均匀的液膜。

进一步地，所述换热管沿所述壳体的轴向竖直设置。

进一步地，还包括，

上管板，设置于所述壳体上部，用于固定所述换热管的上端部，且所述换热管的上端部与所述上管板平齐，所述热介质进口设置于所述壳体顶部，用于通过所述换热管的上端部向所述换热管内送入热介质；

下管板，设置于所述壳体下部，用于固定所述换热管的下端部，所述冷介质出口设置于所述壳体底部，用于通过所述换热管的下端部将热介质排至所述冷介质出口；

所述尿素溶液进口靠近所述上管板且设置于其下方；

所述氨气出口靠近所述持液板且设置于其下方；

所述水出口靠近所述下管板且设置于其上方。

进一步地，还包括，