液氨氣化系統及其氣化工藝的製作方法
2024-03-09 13:40:15
專利名稱：液氨氣化系統及其氣化工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種液氨氣化系統及其氣化工藝，尤其涉及一種應用於SCR脫硝或者以氨為原料的脫硫工藝中的液氨氣化系統及其氣化工藝。
背景技術：
在冶金、化工、燃煤發電等工業領域所產生的工業尾氣中以硫、氮的氧化物(S02、NOx)汙染物為主，對這些煙氣汙染物的治理技術比較成熟的有石灰石-石膏法、氨法、雙鹼法、選擇性催化還原(SCR)法、選擇性非催化還原(SNCR)法、低氮燃燒法等，其中，氨法比較受推崇，因其工藝流程簡單，並能夠無汙染地達到煙氣中的硫、氮汙染物的高效脫除，同時，所得銨鹽產物還能夠作為肥料來源加以充分利用，相應地降低投資成本，增加經濟收益。然而，對於需要應用氣氨(NH3)的SCR脫硝等工藝中，普遍耗耗能大，造成經濟成本的增加，進 而導致整個氨法淨化工藝的成本增加，從而使氨法推廣應用受到局限。目前，獲得氣氨的方法主要有兩種一種是尿素熱解法，通過尿素熱解系統利用電加熱器等提供熱量使尿素分解為氣氨和二氧化碳，該法從投入原料到熱解反應發生再到產物分離,過程複雜,系統設置要求高，同時,還需要耗費大量的材料和能源,經濟成本過高，不利於推廣應用；另一種是通過液氨氣化獲得氣氨，主要採用蒸汽加熱的方法把液氨蒸發為氣氨，因液氨的沸點為-33. 40C，極易氣化，而該方法利用高熱值蒸汽為熱源，不可避免地造成大量熱源的浪費，同樣，獲得蒸汽熱源也需要耗能，從而，造成經濟成本的增加，使氨法的推廣應用受到限制。因此，亟待研究開發出一種液氨氣化系統及其氣化工藝，以節能減耗的方式和低經濟成本的投入，實現氣氨獲得，從而使氨法能夠在需要應用氣氨的SCR脫硝或者以氨為 原料的脫硫等工藝中得到推廣應用。
發明內容
本發明的目的是，針對現有技術存在的問題，提供一種液氨氣化系統及其氣化工藝，能夠以低能耗、低投入獲得氣氨，為需要應用氣氨的SCR脫硝等工藝提供低成本的保障，同時，也使液氨的製冷性能得到應用，充分避免能源浪費。本發明解決問題的技術方案是提供一種液氨氣化系統，包括相互連接的液氨輸送裝置、換熱裝置和氣氨存儲裝置，其中，所述換熱裝置為循環水換熱裝置，所述循環水換熱裝置包括殼體、設置在所述殼體內的換熱管、設置在所述殼體上的循環水輸入口和循環水輸出口、液氨輸入口和氣氨輸出口。進一步地，所述循環水換熱裝置還包括設置在殼體內的折流板；優選地，所述折流板有多個，在所述殼體內間隔設置。進一步地，所述循環水輸出口設置在所述殼體的頂部，所述循環水輸入口設置在所述殼體的底部；所述液氨輸入口設置在所述殼體的側下部，所述氣氨輸出口設置在所述殼體的側上部。
進一步地，所述換熱管呈蛇形分布或者並列平行分布；所述殼體為圓柱形。優選地，在所述殼體頂部還設置有排氣口，在所述殼體的底部還設置有排淨口。
優選地，所述循環水換熱裝置還包括檢查口，所述檢查口設置在所述殼體下部。優選地，所述換熱管由20鋼、16Mn鋼管或者16Mn合金鋼管構成。本發明還提供了一種液氨氣化工藝，包括如下步驟(I)循環水輸送使循環水自循環水輸入口輸送到換熱裝置中；(2)液氨輸入
通過液氨輸送裝置將液氨自液氨輸入口輸送到換熱裝置內的換熱管中；(3)液氨氣化步驟(2)中輸入的液氨與步驟(I)中輸入的循環水在換熱裝置內進行熱交換，使液氨氣化為氣氨；(4)氣氨輸出步驟(3)所得氣氨自氣氨輸出口進入氣氨存儲裝置；(5)循環水輸出步驟(3)中與液氨進行熱交換後的循環水自循環水輸出口排出。進一步地，在步驟(3)中，所述液氨在換熱管內自下而上運行，所述循環水在換熱裝置的殼體內自下而上運行，並與換熱裝置內設置的多個折流板相遇形成湍流，使循環水與液氨充分進行熱交換。進一步地，所述循環水能夠為涼水塔中的水，便於將液氨的製冷性能加以充分利用，特別是燃煤電廠的脫硫脫硝工藝中，應用其涼水塔中的循環水，能夠有效避免涼水塔中的水的蒸發，從而達到節約水資源的目的，同時，也使電廠實現了能源的循環利用，進而達到利於整個生產系統的節能減耗效果。進一步地，所述循環水還能夠為工業水、一次水或其它水源。應用本發明液氨氣化系統時，將其設置在SCR脫硝等工藝的氣氨輸送裝置前，根據需要進行液氨氣化，向工藝系統輸送氣氨。本發明液氨氣化系統結構設置簡單，與現有的液氨蒸發裝置和氣氨製備等裝置相比，節省大量材料的同時，節約了大量經濟成本；本發明液氨氣化工藝充分利用液氨的性能，利用循環水使液氨的製冷性能得到應用，同時，與現有的氣氨製取工藝相比，節省了大量能源，也避免了大量能源如蒸汽等的浪費。與現有技術相比，本發明的有益效果是系統設計新穎，優化合理，工藝流程簡單且節能環保，以低能耗、低投入獲得所需氣氨的同時，還充分利用了液氨的製冷性能，實現了能源的綜合利用，節能效果顯著，且節約用地，使經濟成本大幅降低，適於在需要應用氣氨的SCR脫硝等工藝領域中推廣應用。
圖I為本發明液氨氣化系統的結構示意圖；圖2為本發明液氨氣化系統的換熱裝置的結構示意圖；圖3為應用本發明液氨氣化系統進行液氨氣化時的結構示意圖。圖中所示1_液氨輸送裝置；2_循環水換熱裝置，201-殼體，202-換熱管，203-折流板，204-檢查口，205-循環水輸入口，206-循環水輸出口，207-液氨輸入口，208-氣氨輸出口，209-排氣口，210-排淨口 ；3_氣氨存儲裝置；4-SCR反應器。
具體實施例方式實施例I如圖I所示，本發明一種液氨氣化系統，包括相互連接的液氨輸送裝置I、換熱裝置和氣氨存儲裝置3，其中，所述換熱裝置為循環水換熱裝置2。如圖2所示，循環水換熱裝置2包括殼體201、設置在殼體201內的換熱管202、在殼體201內間隔設置的3個折流板203、設置在殼體201下部的檢查口 204、設置在殼體201上的循環水輸入口 205和循環水輸出口 206、液氨輸入口 207和氣氨輸出口 208、排氣口 209和排淨口 210 ;其中，循環水輸入口 205設置在殼體201的底部，循環水輸出口 206設置在殼體201的頂部；液氨輸入口 206設置在殼體201的側下部，氣氨輸出口 208設置在殼體201的側上部；排氣口 209設置在殼體201的頂部，排淨口 210設置在殼體201的底部。 上述實施例中，所述換熱管202呈蛇形分布；所述換熱管202由16Mn鋼管；所述折流板203的設置，能夠使水形成湍流，進而使熱交換充分進行。如圖3所示，以向燃煤電廠SCR脫硝工藝系統提供氣氨為例，應用本發明液氨氣化系統進行液氨氣化，包括如下步驟(I)循環水輸送以該燃煤電廠涼水塔中的水位循環水，使循環水自循環水輸入口 205輸送到換熱裝置2中；(2)液氨輸入通過液氨輸送裝置I將液氨自液氨輸入口 207輸送到換熱管202中；(3)液氨氣化步驟(2)中輸入的液氨與步驟(I)中輸入的循環水在換熱裝置2的殼體201內進行熱交換，使液氨氣化為氣氨，其中，所述液氨在換熱管202內自下而上運行，所述循環水在殼體201內自下而上運行，並與折流板203相遇形成湍流，使循環水與液氨充分進行熱交換；(4)氣氨輸出步驟(3)所得氣氨自氣氨輸出口 208進入氣氨存儲裝置3，然後，根據需要輸送到SCR脫硝工藝系統的SCR反應器4中加以利用；(5)循環水輸出步驟(3)中與液氨進行熱交換後的循環水自循環水輸出口 206排放到涼水塔中，繼續作為冷卻液氨的循環水進行循環利用。在上述液氨氣化工藝過程中，將液氨的製冷性能進行了充分利用，有效避免了涼水塔中的水的蒸發，從而達到節約水資源的目的，同時，也使電廠實現了能源的循環利用，進而達到利於整個生產系統的節能減耗效果。實施例2如圖I及圖2所不,一種液氨氣化系統的設置及分布同實施例I,其中，不同設置的是所述換熱管呈並列平行分布，即採用列管式換熱器；所述換熱管由16Mn合金鋼管構成；所述折流板的數量為4個。如圖3所示，以向燃煤電廠SCR脫硝工藝系統提供380kg/h的氣氨量為例，應用本發明液氨氣化系統進行液氨氣化，同實施例1，除如下步驟在步驟(I)中，循環水自循環水輸入口 205進入到換熱裝置2中時的入口處溫度為 30 0C ；
在步驟(3)中，所用循環水的流量為52. 3m3Aο應用本發明進行液氨氣化，年回收低溫液氨蒸發的冷量為1.2X109kcal，年節省蒸汽(以O. 53Mpa計)2100噸，減少了大量循環水的蒸發損失，並且避免了大量蒸汽冷凝水的浪費，充分實現能源的循環利用，以及顯著的節能環保效果。實施例3如圖I及圖2所不,一種液氨氣化系統的設置及分布同實施例I,其中，不同設置的是所述換熱管呈並列平行分布；所述換熱管由16Mn合金鋼管構成；所述折流板的數量為6個。如圖3所示，以向燃煤電廠SCR脫硝工藝系統提供360kg/h的氣氨量為例，應用本發明液氨氣化系統進行液氨氣化，同實施例1，除如下步驟在步驟(I)中，循環水自循環水輸入口 205進入到換熱裝置2中時的入口處溫度為 32。。；在步驟(3)中，所用循環水的流量為45m3/h。應用本發明進行液氨氣化，年回收低溫液氨蒸發的冷量為1.0X109kcal，年節省蒸汽(以O. 53Mpa計)2000噸。實施例4如圖I及圖2所不,一種液氨氣化系統的設置及分布同實施例I,其中，不同設置的是所述折流板的數量為5個。如圖3所示，以向燃煤電廠SCR脫硝工藝系統提供400kg/h的氣氨量為例，應用本發明液氨氣化系統進行液氨氣化，同實施例1，除如下步驟在步驟(I)中，循環水自循環水輸入口 205進入到換熱裝置2中時的入口處溫度為 28 0C ；在步驟(3)中，所用循環水的流量為60m3/h。應用本發明進行液氨氣化，年回收低溫液氨蒸發的冷量為2.0X109kcal，年節省蒸汽(以O. 53Mpa計)2500噸。實施例5如圖I及圖2所不,一種液氨氣化系統的設置及分布同實施例I,其中，不同設置的是所述換熱管成並列平行分布。如圖3所示，以向燃煤電廠SCR脫硝工藝系統提供400kg/h的氣氨量為例，應用本發明液氨氣化系統進行液氨氣化，同實施例I。實施例6如圖I及圖2所不,一種液氨氣化系統的設置及分布同實施例2,其中，不同設置的是所述換熱管成並列平行分布。如圖3所示，以向燃煤電廠SCR脫硝工藝系統提供370kg/h的氣氨量為例，應用本發明液氨氣化系統進行液氨氣化，同實施例1，除如下步驟在步驟(I)中，循環水自循環水輸入口 205進入到換熱裝置2中時的入口處溫度為 31。。；在步驟(3)中，所用循環水的流量為56m3/h。應用本發明進行液氨氣化，年回收低溫液氨蒸發的冷量為2. lX109kcal，年節省蒸汽(以O. 53Mpa計)2200噸。實施例7如圖I及圖2所不,一種液氨氣化系統的設置及分布同實 施例I,其中，不同設置的是所述換熱管呈並列平行分布，即採用列管式換熱器；所述換熱管由20鋼構成；所述折流板的數量為4個。如圖3所示，以向燃煤電廠SCR脫硝工藝系統提供380kg/h的氣氨量為例，應用本發明液氨氣化系統進行液氨氣化，同實施例1，除如下步驟在步驟(I)中，循環水自循環水輸入口 205進入到換熱裝置2中時的入口處溫度為 29 0C ；在步驟(3)中，所用循環水的流量為53. 3m3Aο應用本發明進行液氨氣化，年回收低溫液氨蒸發的冷量為1.4X109kcal，年節省蒸汽(以O. 53Mpa計)2150噸，減少了大量循環水的蒸發損失，並且避免了大量蒸汽冷凝水的浪費，充分實現能源的循環利用，以及顯著的節能環保效果。本發明不限於上述實施方式，本領域技術人員所做出的對上述實施方式任何顯而易見的改進或變更，都不會超出本發明的構思和所附權利要求的保護範圍。
權利要求
1.一種液氨氣化系統，包括相互連接的液氨輸送裝置、換熱裝置和氣氨存儲裝置，其特徵在於所述換熱裝置為循環水換熱裝置，所述循環水換熱裝置包括殼體、設置在所述殼體內的換熱管、設置在所述殼體上的循環水輸入口和循環水輸出口、液氨輸入口和氣氨輸出□。
2.根據權利要求I所述的液氨氣化系統，其特徵在於所述循環水換熱裝置還包括設置在殼體內的折流板。
3.根據權利要求2所述的液氨氣化系統，其特徵在於所述折流板有多個，在所述殼體內間隔設置。
4.根據權利要求1、2或3所述的液氨氣化系統，其特徵在於所述循環水輸出口設置在所述殼體的頂部，所述循環水輸入口設置在所述殼體的底部；所述液氨輸入口設置在所述殼體的側下部，所述氣氨輸出口設置在所述殼體的側上部。
5.根據權利要求4所述的液氨氣化系統，其特徵在於所述換熱管呈蛇形分布或者並列平行分布；所述殼體為圓柱形。
6.根據權利要求5所述的液氨氣化系統，其特徵在於在所述殼體頂部還設置有排氣口，在所述殼體的底部還設置有排淨口。
7.根據權利要求5所述的液氨氣化系統，其特徵在於所述循環水換熱裝置還包括檢查口，所述檢查口設置在所述殼體下部。
8.根據權利要求5所述的液氨氣化系統，其特徵在於所述換熱管由20鋼、16Mn鋼管或者16Mn合金鋼管構成。
9.一種液氨氣化工藝，其特徵在於，包括如下步驟 (1)循環水輸送 使循環水自循環水輸入口輸送到換熱裝置中； (2)液氨輸入 通過液氨輸送裝置將液氨自液氨輸入口輸送到換熱裝置內的換熱管中； (3)液氨氣化 步驟(2)中輸入的液氨與步驟(I)中輸入的循環水在換熱裝置內進行熱交換，使液氨氣化為氣氨； (4)氣氨輸出 步驟(3 )所得氣氨自氣氨輸出口進入氣氨存儲裝置； (5)循環水輸出 步驟(3)中與液氨進行熱交換後的循環水自循環水輸出口排出。
10.根據權利要求9所述的液氨氣化工藝，其特徵在於 在步驟(3)中，所述液氨在換熱管內自下而上運行，所述循環水在換熱裝置的殼體內自下而上運行，並與換熱裝置內設置的多個折流板相遇形成湍流，使循環水與液氨進行熱交換。
全文摘要
本發明涉及一種液氨氣化系統及其氣化工藝，尤其涉及一種應用於SCR脫硝或氨法脫硫工藝中的液氨氣化系統及其氣化工藝，所述系統包括相互連接的液氨輸送裝置、換熱裝置和氣氨存儲裝置，其中，所述換熱裝置為循環水換熱裝置，所述循環水換熱裝置包括殼體、設置在所述殼體內的換熱管、設置在所述殼體上的循環水輸入口和循環水輸出口、液氨輸入口和氣氨輸出口；所述工藝應用循環水進行液氨氣化。與現有技術相比，本發明系統設計優化，工藝流程簡單且節能環保，以低能耗、低投入獲得所需氣氨的同時，充分利用了液氨的製冷性能，實現了能源的綜合利用，節能效果顯著，且節約用地，經濟成本大幅降低，適於在需要應用氣氨的SCR脫硝等領域中推廣應用。
文檔編號F28D7/16GK102720947SQ20121021721
公開日2012年10月10日 申請日期2012年6月28日 優先權日2012年6月28日
發明者艾淑豔 申請人:艾淑豔