[發明專利]用于煙氣脫硝的碳酸氫銨濕法制氨工藝及系統

有效

• 申請號: 201010194802.2
• 申請日: 2010-06-08
• 公開（公告）號: CN101829486A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發明（設計）人: 葉力平;翁衛國
• 申請（專利權）人: 葉力平;翁衛國
• 主分類號: B01D53/76
• 分類號: B01D53/76;B01D53/86;B01D53/56
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

技術領域

本發明屬于火電廠煙氣脫硝技術領域，特別涉及一種用于煙氣脫硝的碳酸氫銨濕法制氨工藝及系統。

背景技術

火力發電廠排放出的煙氣含有NO_x，嚴重污染環境。日益嚴格的環保法規要求新建火力發電機組必須上脫硝系統。常用的煙氣脫硝技術一般是將脫硝還原劑制備出氨氣，再將氨氣通過噴氨格柵噴入到煙氣中。在催化劑的作用下，NO_x被氨氣還原成N₂。

火力發電廠煙氣脫硝系統常用的還原劑有液氨、氨水及尿素。液氨具有高毒性，采用液氨作為還原劑必須對液氨的儲存、運輸和使用進行嚴格的規范。液氨通過液氨卸料壓縮機進入儲存罐，隨后進入蒸發器，在蒸汽加熱作用下氣化變成氨氣，氨氣再通過空氣稀釋后送入煙氣中脫硝。該脫硝系統需要設置液氨卸料壓縮機，液氨儲存罐和液氨蒸發器。

采用氨水作為還原劑，是將25％的含氨水溶液通過加熱裝置使其蒸發，形成氨氣和水蒸汽，隨后氨氣被空氣稀釋后送入煙氣中脫硝，該脫硝系統需要匹配大型的氨水存儲設備及氨水蒸發器。

采用尿素作為還原劑，常見的有熱解法和水解法制氨，尿素水解法是將尿素溶于水中，尿素溶液受熱析出的氨氣經過空氣稀釋后送入煙氣中脫硝。尿素熱解法則是霧化后的尿素溶液在加熱條件下析出氨氣，氨氣經過空氣稀釋后送入煙氣中脫硝。采用尿素作為還原劑的脫硝系統，需要設置固體尿素存儲系統、尿素溶解系統以及尿素水解或熱解系統。

在這三種脫硝還原劑中，液氨的投資、運輸和事業成本為三者最低，但氨是國家規定的乙類危險品，在液氨的運輸和儲存過程中都存在一定的危險性，液氨的運輸和儲存都需要國家有關部門的審批和準許。液氨的儲存量超過40噸即可被列為重大危險源，在其儲存和運輸過程中一旦發生事故，其后果往往不堪設想。在國外，很多電站僅允許使用鐵路運輸液氨。液氨的高毒性使得其工業應用存在較大的安全隱患。

脫硝所用氨水的質量百分比一般為20％～30％，較液氨安全，但是氨水也是一種危險性物質，具有毒性和腐蝕性，低濃度的氨氣刺激眼睛、皮膚和鼻子，而且運輸體積大，運輸成本相對純氨高，且氨水需要大型存儲設備。其脫硝系統復雜，占地面積大，系統能耗高，經濟性差。

尿素是一種固體物質，安全無害，運行存儲方便。但是尿素溶液對容器具有腐蝕性，煙氣脫硝系統增加了尿素溶解系統，使整個系統變的更復雜。尿素制氨需要先制備成低濃度的尿素溶液(＜10％)在高溫高壓條件下進行，系統能耗高，設備占地面積大。尿素分解產物中可能含有聯二脲等聚合物，易與飛灰一起形成SCR催化劑層的堵塞，甚至造成催化劑的中毒。尿素作為還原劑有潮解問題，尿素溶液要加添加劑，添加劑在管道和罐中容易產生沉淀，且尿素添加劑長期影響SCR催化劑使用壽命。

碳酸氫銨常溫常壓下以固態存在，所以與液氨和氨水相比，碳酸氫銨在儲存和運輸方面不存在安全問題；與尿素相比，碳酸氫銨價格便宜，分解溫度低，在水中溶解度大，且隨溫度升高溶解度增大，系統經濟性更好。

有文獻采用碳酸氫銨干法熱解法制備氨氣，該系統設計了單獨的碳酸氫銨干法熱解爐，用鍋爐煙氣送入到熱解爐中分解碳酸氫銨粉末，生成的氨氣引出送入到煙氣中脫硝。該系統簡單，經濟性較好，但是在運行過程中發現其系統運行穩定性較差，碳酸氫銨給料量不均勻，制備過程中氨氣量容易出現波動，系統的控制相對困難，影響到后期脫硝的效果。

因此，從安全性和經濟性角度考慮，碳酸氫銨適合作為煙氣脫硝系統的還原劑。鑒于碳酸氫銨干法制氨存在穩定性的問題，而碳酸氫銨溶在水中解度大，如表1所示，因此，本發明提出了用于煙氣脫硝的碳酸氫銨濕法制氨工藝系統。

表1.氨氣及碳酸氫銨的溶解度與溫度的關系

發明內容

本發明針對液氨、氨水、尿素及碳酸氫銨干法制氨脫硝存在的不足，提供了一種用于煙氣脫硝的碳酸氫銨濕法制氨工藝。

本發明采用的技術方案為：所述用于煙氣脫硝的碳酸氫銨濕法制氨工藝的步驟為：

(1)將碳酸氫銨送入到溶解池溶解，將溶液的溫度維持在90℃，并將碳酸氫銨溶液的質量濃度保持在50％；

(2)碳酸氫銨溶液通過升壓泵提高壓頭，進入到熱解室，碳酸氫銨溶液通過均勻分布的霧化噴射管從上向下噴入到熱解室空間；

(3)從鍋爐的爐膛出口引出溫度為1050-1200℃的高溫煙氣，高溫煙氣通過高溫風機進入到熱解室下部的高溫煙氣引入管，從下向上流動；