工作原理
結(jié)構(gòu)組成
反應(yīng)器本體:一般為壓力容器,采用耐腐蝕材料如 316L 不銹鋼制造,能承受水解反應(yīng)所需的溫度和壓力。內(nèi)部設(shè)有進料口、出料口、排污口、泄壓口等,還安裝有溫度傳感器、壓力變送器、雷達液位計等監(jiān)測儀表。
加熱系統(tǒng):包括蒸汽盤管、蒸汽減溫減壓器等。蒸汽盤管用于間接加熱尿素溶液,使反應(yīng)在適宜的溫度下進行;蒸汽減溫減壓器則將來自鍋爐輔汽母管的蒸汽減溫減壓至水解反應(yīng)所需的參數(shù)。
進料系統(tǒng):由尿素溶液儲罐、溶解罐、溶液輸送泵、計量裝置等組成。尿素溶液儲罐用于儲存一定濃度的尿素溶液,溶解罐可在啟機時對反應(yīng)器注水、溶解催化劑等,溶液輸送泵將尿素溶液輸送到反應(yīng)器內(nèi),計量裝置確保進料的流量和濃度穩(wěn)定。
出料系統(tǒng):主要是汽水分離器,位于反應(yīng)器頂部,用于分離反應(yīng)生成的氨氣、二氧化碳和水蒸氣的混合氣體中的液態(tài)水,防止水進入后續(xù)的氨噴射系統(tǒng)或其他處理設(shè)備,造成管道堵塞和設(shè)備腐蝕。
控制系統(tǒng):由溫度傳感器、壓力傳感器、液位計等監(jiān)測儀表以及相應(yīng)的控制閥門和控制器組成。實時監(jiān)測反應(yīng)器內(nèi)的溫度、壓力、液位等參數(shù),并根據(jù)設(shè)定值自動調(diào)節(jié)蒸汽流量、尿素溶液進料流量等,確保反應(yīng)穩(wěn)定進行。
優(yōu)勢
安全可靠:尿素是一種相對穩(wěn)定、無毒的固體物料,在儲存、運輸和使用過程中不存在液氨的泄漏、爆炸等安全風險,對人員和環(huán)境的危害較小。
產(chǎn)物純凈:水解反應(yīng)生成的氣態(tài)氨較為純凈,雜質(zhì)含量少,可有效減少對 SCR 脫硝系統(tǒng)催化劑的毒害和污染,延長催化劑的使用壽命,同時也降低了氨逃逸率,減少了對大氣環(huán)境的二次污染。
運行穩(wěn)定:反應(yīng)過程相對穩(wěn)定,對氨氣需求信號的響應(yīng)時間雖然比熱解系統(tǒng)長,但通過水解反應(yīng)器蒸汽空間的氨氣儲存量可起緩沖作用,基本能滿足實際運行需求,且系統(tǒng)的故障率較低,維護工作量相對較小。
靈活調(diào)節(jié):通過調(diào)整尿素溶液的進料流量、水解爐的溫度和壓力等參數(shù),可以根據(jù)實際需求靈活控制氨氣的產(chǎn)量,適應(yīng)不同工況下的脫硝要求。
不足
投資成本高:尿素水解反應(yīng)器及其配套系統(tǒng)的設(shè)備較為復雜,需要采用高質(zhì)量的耐腐蝕材料和xian進的控制系統(tǒng),因此初投資成本較高。
能耗較高:水解反應(yīng)需要消耗大量的蒸汽或電能來提供熱量,運行過程中的能耗成本較高。此外,設(shè)備的維護和保養(yǎng)費用也相對較高,如定期更換耐腐蝕部件、清洗管道和閥門等。
響應(yīng)速度慢:相比尿素熱解爐,尿素水解反應(yīng)器對氨氣需求變化的響應(yīng)速度相對較慢,在負荷快速變化的情況下,可能需要一定的時間來調(diào)整氨氣的產(chǎn)量,以滿足脫硝系統(tǒng)的實時需求。
應(yīng)用領(lǐng)域
燃煤電廠煙氣脫硝:可將水解產(chǎn)生的氨氣輸送至 SCR 脫硝系統(tǒng),與煙氣中的氮氧化物發(fā)生反應(yīng),將其轉(zhuǎn)化為氮氣和水,從而實現(xiàn)降低氮氧化物排放的目的,滿足環(huán)保排放標準。
工業(yè)鍋爐脫硝:在各類工業(yè)鍋爐中,如造紙、印染、化工等行業(yè)的鍋爐,采用尿素水解反應(yīng)器制氨進行脫硝處理,可減少氮氧化物對環(huán)境的污染,降低對周邊居民和環(huán)境的影響。
垃圾焚燒廠尾氣處理:尿素水解反應(yīng)器產(chǎn)生的氨氣可用于垃圾焚燒廠尾氣的脫硝處理,同時還可以與其他污染物如二氧化硫、氯hua氫等發(fā)生反應(yīng),起到一定的凈化尾氣的作用。
汽車尾氣凈化:在一些柴油車尾氣凈化系統(tǒng)中,尿素水解產(chǎn)生的氨氣可以作為還原劑,與尾氣中的氮氧化物在催化劑的作用下發(fā)生反應(yīng),將其轉(zhuǎn)化為無害的氮氣和水,從而降低柴油車尾氣的污染物排放。