本发明属于氨法脱硝技术领域，具体涉及一种碳铵热分解制氨气系统及其方法。
背景技术：
scr烟气脱硝技术是世界上安全可靠成熟的脱硝技术之一，在国内外已得到广泛的应用。在脱硝系统中，还原剂是主要的消耗品，目前常用的还原剂有3种：液氨、氨水和尿素。
液氨、氨水作为氨基还原剂，可以直接使用，价格低廉，但其缺点是挥发性强，刺激气味对人体皮肤和呼吸道有较强的毒害作用，属于危险化学品，对其运输和贮存有严格限制。液氨也是重大危险源，国家现已要求全部液氨制氨气装置全部用其它制氨气技术替代。尿素通过化学反应产物具有与液氨相同的脱硝性能，尿素本身是固体肥料、无味无毒性，使用安全，并且便于运输、储存和使用。但是尿素价格偏高，尿素分解(或水解)制氨能耗高、设备流程复杂、投资高、造成烟气脱硝成本高、经济效益差。
技术实现要素：
针对现有技术中制氨工艺存在的问题，本发明的目的在于提供一种设备少、综合成本低、工作压力低、工作温度低、安全性好的碳铵热分解制氨气系统。
为实现上述技术目的，本发明采用以下的技术方案：
碳铵热分解制氨气系统，包括：
碳铵输送机，用于向碳铵储仓输送碳铵原料；
碳铵储仓，设置于碳铵输送机的输出口处，所述碳铵储仓内安装有储仓搅拌器，防止碳铵起拱；
变频计量给料输送机，设置于碳铵储仓的下部出料口处，用于向碳铵热分解器定量输送碳铵；
碳铵热分解器，包括釜式反应器，所述釜式反应器的上部开设有碳铵入料口及氨气出气口，所述釜式反应器内安装有混和搅拌器和加热器；
冷却风机，所述冷却风机的入风口与碳铵储仓相连接，所述冷却风机的出风口与变频计量给料输送机出料口、混和搅拌器接口相连接，所述冷却风机抽取碳铵储仓内的气体并给变频计量给料输送机出料口、混和搅拌器接口材料冷却。
作为优选的技术方案，还包括控制系统，所述控制系统包括设置于所述加热器上的热源计量控制器、设置于碳铵热分解器上的料位计以及设置于碳铵热分解器的氨气出气口管道上的压力控制器和温度显示器。
作为优选的技术方案，所述加热器为电加热器或蒸汽加热器；所述加热器为电加热器时，所述热源计量控制器采用变频器，所述加热器为蒸汽加热器时，所述热源计量控制器采用调节阀。
本发明还提供了利用以上所述的碳铵热分解制氨气系统制备氨气的方法，包括如下步骤：
步骤一、开启储仓搅拌器，碳铵原料通过碳铵输送机输送到碳铵储仓内，料满后停止上料；
步骤二、向碳铵热分解器内装入无毒导热介质，观察料位计，达80％量程后停止装料；
步骤三、按顺序启动冷却风机、热源计量控制器、混和搅拌器、变频计量给料输送机，碳铵分解产氨气、二氧化碳和水的混和气；
步骤四、当氨气出气口管道的压力低于设定值时，与之联锁的热源计量控制器控制加热器增加热源供给，碳铵分解量增加，碳铵热分解器的料位下降，与碳铵热分解器料位联锁的变频计量给料输送机转速加快，增加碳铵供给量；
当氨气出气口管道的压力高于设定值时，与之联锁的热源计量控制器控制加热器减少热源供给，碳铵分解量降低，碳铵热分解器的料位上升，与碳铵热分解器料位联锁的变频计量给料输送机转速减慢，降低碳铵供给量。
其中：
步骤一中，所述储仓搅拌器的转速为0.1～0.3rpm。
步骤二中，所述无毒导热介质可以采用沸点为100-290℃的导热介质，导热介质一次性加入，以后不再加入。
步骤三中，所述混和搅拌器的转速为25～100rpm，都可达到搅拌混和效果。
步骤四中，氨气出气口管道压力受后系统用氨气压力要求的影响，控制为2000～9000pa，即可满足后系统要求；氨气出气口管道上温度控制为90～140℃。
步骤四中，以蒸汽作为加热源时，蒸汽为400～900kpa的低压蒸汽就可以满足生产要求。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)碳铵热分解制氨气方法的流程简单，设备少，釜式反应器工作压力低、工作温度低，安全性好，反应器为化工上常用设备，结构简单，能耗比液氨、氨水和尿素制氨气都要低，吨氨原料成本比液氨、氨水和尿素都低，综合消耗成本也低。
(2)碳铵热分解制氨气方法采用的原料安全无毒，便于运输和使用，价格相对便宜，优于其他制氨的方法；可在一些离居民区较近的城市应用，可以大规模的生产氨气，具有很好的应用前景。
附图说明
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：
图1是本发明实施例中碳铵热分解制氨气系统的结构示意图；
图2是本发明实施例中碳铵热分解制氨气系统的工艺流程图。
具体实施方式
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。
如图1所示，碳铵热分解制氨气系统，包括碳铵输送机1、碳铵储仓2、变频计量给料输送机3、碳铵热分解器4和冷却风机5。
其中：
碳铵输送机1，可以采用螺旋输送机，用于向碳铵储仓2输送碳铵原料，碳铵原料可以采用袋装的碳铵或氯化氨；
碳铵储仓2，设置于碳铵输送机1的输出口处，所述碳铵储仓2内安装有储仓搅拌器21，还安装有储仓料位计22；
变频计量给料输送机3，设置于碳铵储仓2的下部出料口处，用于向碳铵热分解器4定量输送碳铵；
碳铵热分解器4，包括釜式反应器41，所述釜式反应器41的上部开设有碳铵入料口42、氨气出气口43、导热介质加料口44，所述釜式反应器41内安装有混和搅拌器45和加热器46，所述加热器46可以采用电加热器或蒸汽加热器；
冷却风机5，所述冷却风机5的入风口与碳铵储仓2相连接，所述冷却风机5的出风口与变频计量给料输送机出料口、混和搅拌器接口相连接，所述冷却风机5抽取碳铵储仓2内的气体并给碳铵计量给料输送机出料口、混和搅拌器接口材料冷却，避免温度过高。
还包括控制系统6，所述控制系统6包括设置于所述加热器46上的热源计量控制器61、设置于碳铵热分解器4上的热分解器料位计62以及设置于碳铵热分解器的氨气出气口管道上的压力控制器63和温度显示器64。本实施例加热器46中以蒸汽加热器为例，相应地热源计量控制器61采用蒸汽调节阀。其中，碳铵热分解器4上的热分解器料位计62与变频计量给料输送机3联锁调节，氨气出气口管道上压力控制器63与蒸汽管道上蒸汽调节阀开度联锁调节。
参考图1和图2，制备方法包括如下步骤：
步骤一、开启储仓搅拌器21，碳铵原料通过碳铵输送机1输送到碳铵储仓2内，观察储仓料位计22，料满后停止上料；储仓搅拌器21的转速控制为0.2rpm；
步骤二、从导热介质加料口44向碳铵热分解器4内装入无毒导热介质，观察热分解器料位计62，达80％量程后停止装料；无毒导热介质可以采用沸点为290℃的导热介质，导热介质一次性加入，以后不再加入；
步骤三、按顺序开启冷却风机5、热源计量控制器61、混和搅拌器45、变频计量给料输送机3，碳铵分解产氨气、二氧化碳和水的混和气；混和搅拌器的转速控制为25～100rpm，均可达到搅拌混和效果；
步骤四、氨气出气口管道压力受后系统用氨气压力要求的影响，控制为5000～6000pa，即可满足后系统要求；氨气出气口管道上温度控制为90～140℃；
当氨气出气口管道的压力低于设定值时，与之联锁的蒸汽调节阀开度变大，增加热源供给，碳铵分解量增加，碳铵热分解器的料位下降，与碳铵热分解器料位联锁的变频计量给料输送机转速加快，增加碳铵供给量；
当氨气出气口管道的压力高于设定值时，与之联锁的蒸汽调节阀开度变小，减少热源供给，碳铵分解量降低，碳铵热分解器的料位上升，与碳铵热分解器料位联锁的变频计量给料输送机转速减慢，降低碳铵供给量。
以500kg/h氨气出力为例，本发明碳铵制氨气与现有技术中尿素水解制氨气进行投资和运行消耗成本对比如下表：
由上表对比可见，本发明碳铵热分解制氨气方法，不仅设备投资成本大大降低，而且能耗比液氨、氨水和尿素制氨气都要低，吨氨原料成本比液氨、氨水和尿素都低，综合消耗成本也低。
本发明碳铵热分解制氨气方法采用的原料安全无毒，便于运输和使用，价格相对便宜，优于其他制氨的方法；可在一些离居民区较近的城市应用，可以大规模的生产氨气，具有很好的应用前景。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域内的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。
1.碳铵热分解制氨气系统，其特征在于，包括：
碳铵输送机，用于向碳铵储仓输送碳铵原料；
碳铵储仓，设置于碳铵输送机的输出口处，所述碳铵储仓内安装有储仓搅拌器，防止碳铵起拱；
变频计量给料输送机，设置于碳铵储仓的下部出料口处，用于向碳铵热分解器定量输送碳铵；
碳铵热分解器，包括釜式反应器，所述釜式反应器的上部开设有碳铵入料口及氨气出气口，所述釜式反应器内安装有混和搅拌器和加热器；
冷却风机，所述冷却风机的入风口与碳铵储仓顶相连接，所述冷却风机的出风口与变频计量给料输送机出料口、混和搅拌器接口相连接，所述冷却风机抽取碳铵储仓内的气体并给变频计量给料输送机出料口、混和搅拌器接口材料冷却。
2.如权利要求1所述的碳铵热分解制氨气系统，其特征在于：还包括控制系统，所述控制系统包括设置于所述加热器上的热源计量控制器、设置于碳铵热分解器上的料位计以及设置于碳铵热分解器的氨气出气口管道上的压力控制器和温度显示器。
3.如权利要求2所述的碳铵热分解制氨气系统，其特征在于：所述加热器为电加热器或蒸汽加热器；所述加热器为电加热器时，所述热源计量控制器采用变频器，所述加热器为蒸汽加热器时，所述热源计量控制器采用蒸汽调节阀。
4.利用如权利要求2所述的碳铵热分解制氨气系统制备氨气的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、开启储仓搅拌器，碳铵原料通过碳铵输送机输送到碳铵储仓内，料满后停止上料；
步骤二、向碳铵热分解器内装入无毒导热介质，观察料位计，达80％量程后停止装料；
步骤三、按顺序开启冷却风机、热源计量控制器、混和搅拌器、变频计量给料输送机，碳铵分解产氨气、二氧化碳和水的混和气；
步骤四、当氨气出气口管道的压力低于设定值时，与之联锁的热源计量控制器控制加热器增加热源供给，碳铵分解量增加，碳铵热分解器的料位下降，与碳铵热分解器料位联锁的变频计量给料输送机转速加快，增加碳铵供给量；
当氨气出气口管道的压力高于设定值时，与之联锁的热源计量控制器控制加热器减少热源供给，碳铵分解量降低，碳铵热分解器的料位上升，与碳铵热分解器料位联锁的变频计量给料输送机转速减慢，降低碳铵供给量。
5.如权利要求4所述的利用碳铵热分解制氨气系统制备氨气的方法，其特征在于：步骤一中，所述储仓搅拌器的转速为0.1～0.3rpm。
6.如权利要求4所述的利用碳铵热分解制氨气系统制备氨气的方法，其特征在于：步骤二中，所述无毒导热介质采用沸点为100-290℃的导热介质。
7.如权利要求4所述的利用碳铵热分解制氨气系统制备氨气的方法，其特征在于：步骤三中，所述混和搅拌器的转速为25～100rpm。
8.如权利要求4所述的利用碳铵热分解制氨气系统制备氨气的方法，其特征在于：步骤四中，氨气出气口管道压力控制为2000～9000pa。
9.如权利要求4所述的利用碳铵热分解制氨气系统制备氨气的方法，其特征在于：步骤四中，以蒸汽作为加热源，蒸汽为400～900kpa的低压蒸汽。
技术总结