一種電廠低能耗旋流汽化液氨的方法及裝置與流程

2023-08-04 06:49:41

本發明屬於燃煤電廠氨汽化技術領域，涉及一種採用低能耗的旋流汽化器來汽化液氨的方法及裝置，適用於採用氨氣作為還原劑的脫硝系統。具體地說，本發明提供了一種電廠低能耗旋流汽化液氨的方法及裝置。

背景技術：

目前，電廠燃煤煙氣脫硝裝置的主流技術包括scr(選擇性催化還原)技術、sncr(選擇性非催化還原)技術以及兩種技術的耦合。scr技術是指在320℃-420℃的溫度窗口內，在催化劑作用下，煙氣中的nox選擇性的與還原劑發生反應並生成氮氣和水，達到去除nox的脫硝技術。sncr技術是一種不用催化劑，在850℃-1100℃的溫度範圍內，噴入爐內的還原劑將煙氣中的nox還原脫除，生成氮氣和水的清潔脫硝技術。上述脫硝技術的還原劑包括液氨、氨氣、氨水、尿素等。

採用氨氣作為還原劑的脫硝系統中需配置氨汽化系統，並將汽化的氨氣與空氣混合後噴入爐膛/煙道中進行脫硝反應。國內使用的汽化器主要有電熱式、電熱水浴式、熱水循環式、空溫式幾種。

中國實用新型專利授權公告號cn201748155u發明了一種電加熱水浴式液氨汽化器。通過電加熱水浴來汽化氨得到氨氣；同樣的，中國實用新型專利授權公告號cn201988334u發明了一種水浴式液氨汽化器。上述氨汽化方式均是通過電加熱水域汽化液氨，其耗能比較大。

中國實用新型專利授權公告號cn202125726u發明了一種旋流型空溫式汽化器，由兩組以上旋流式空溫換熱管組件陣列式布置，通過連接固定件固定連接在一起組合而成。

中國實用新型專利授權公告號cn202691591u公開了一種應用於scr脫硝或氨法脫硫工藝中的液氨汽化系統。通過循環水換熱器來汽化液氨，以低能耗、低投入獲得所需氨氣。

上述氨汽化器均是通過加熱液氨後使之汽化的方法來實現液氨汽化的。汽化過程中能耗高，且汽化後的氨氣與空氣混合易發生爆炸，增加了系統生產的危險性。

中國發明專利申請公布號cn104888604a公開了一種切向旋流型氨水汽化器，通過熱風以切向旋轉方式進入筒體，與氨水霧滴形成熱交換，從而達到汽化液氨的目的。但是該專利申請的裝置只有一個入口和出口，並未考慮液氨未完全汽化後的氣-液分離問題。

針對上述問題，為了降低氨汽化能耗，避免氨汽化過程中發生爆炸的危險，最終達到低能耗安全汽化液氨的目的，本領域急需開發一種電廠低能耗旋流汽化液氨的方法及裝置。

技術實現要素：

本發明的目的是解決現有燃煤電廠氨汽化系統能耗高和安全係數低的技術問題，提供了一種低能耗的旋流汽化液氨的方法及裝置。

為解決上述技術問題，本發明採用的技術方案為：

一種電廠低能耗旋流汽化液氨的方法，該方法包括以下步驟：

(a)將液氨與稀釋水在攪拌換熱釜內混合均勻，同時用冷卻水帶走液氨稀釋時放出的熱量；

(b)將稀釋後的稀氨水溶液作為分散相通過噴嘴噴入旋流汽化器內，回用電廠除塵後的帶溫煙氣作為連續相與稀氨水液滴在旋流汽化器內進行高速湍流運動，液氨在運動過程中汽化並在離心力場作用下隨著煙氣從旋流汽化器溢流口流出，部分未汽化的低濃度的氨水從旋流汽化器底部流出後與稀釋後的氨水混合再次通入旋流汽化器進行循環汽化；

(c)從旋流汽化器流出的混合氣體與回用煙氣按比例混合後通入脫硝反應器進行sncr/scr脫硝反應。

所述步驟(b)中回用電廠除塵後的帶溫煙氣的溫度在100℃-150℃之間。

所述步驟(b)中稀氨水溶液的濃度在20％-30％之間，溫度在50℃-80℃之間。

所述步驟(b)中進入旋流汽化器內的稀氨水質量與帶溫煙氣的體積比在100g/m3-300g/m3之間。

所述步驟(c)中經旋流汽化器汽化後進入脫硝反應器的氨氣體積佔回用煙氣的10％-15％之間。

一種電廠低能耗旋流汽化液氨的裝置，包括攪拌換熱釜、靜態混合器、旋流汽化器、稀氨水收集罐和混合器，所述攪拌換熱釜的稀氨水出液口與靜態混合器的第一進液口連接，靜態混合器的出液口與旋流汽化器的液體入口連接，旋流汽化器的底流口與稀氨水收集罐的進液口連接，稀氨水收集罐的出液口通過離心泵與靜態混合器的第二進液口連接，攪拌換熱釜的冷卻水出口連接熱水管網，旋流汽化器的溢流口與混合器的進氣口連接，除塵後的煙氣通過風機分別與旋流汽化器的氣態入口和混合器的進氣管線連接，混合器的出氣口連接至脫銷反應器。

所述旋流汽化器由單根或多根旋流器組成。

所述在旋流汽化器的外壁可加裝保溫層或加熱盤管，以保證旋流汽化器有較高的氨汽化效率。

本發明採用以上技術方案，與背景技術相比，具有以下優點：

1)引入除塵後的帶溫煙氣作為連續相，利用旋流場內強湍流流動，耦合氨液滴汽化及氣液分離過程。旋轉湍流場內在帶溫煙氣加速氨液滴汽化的同時，內旋流形成的負壓區加快了汽化氨氣的分離過程，極大的提高了氨汽化速率；

2)帶溫煙氣內主要成分為二氧化碳，用作氨氣的稀釋氣體，極大的降低了氨氣爆炸的風險；

3)簡化了氨汽化系統，降低了系統投資及運行成本。

附圖說明

圖1是本發明應用的一個電廠低能耗旋流汽化液氨的工藝流程圖。

圖中：1、攪拌換熱釜；2、靜態混合器；3、旋流汽化器；4、稀氨水收集罐；5、混合器；6、風機；7、離心泵。

具體實施方式

本申請的發明人在經過了廣泛和深入的研究後發現，回用電廠除塵後的帶溫煙氣作為連續相與氨液滴在旋流汽化器內進行高速湍流運動，液氨在運動過程中汽化並在離心力場作用下隨著煙氣從旋流汽化器溢流口流出，部分未汽化的低濃度的氨水從旋流汽化器底部流出後與新鮮高濃度的氨水混合重新進入旋流汽化器內汽化。這樣不僅可以利用帶溫煙氣加強氨汽化過程，而且在旋流汽化器內壓力梯度下使得汽化後的氨氣與氨水高效分離，從而加速了氨汽化速度。同時，帶溫煙氣作為連續相避免了氨爆炸發生，增加了氨汽化過程的安全係數。基於上述發現，本發明得以完成。

根據附圖1詳細說明本發明的系統及方法應用的一種電廠低能耗旋流汽化液氨的方法及裝置，參見附圖1：

液氨與稀釋水在攪拌換熱釜內混合均勻形成稀氨水，同時用冷卻水帶走液氨稀釋時放出的熱量。稀釋後的氨水溶液作為分散相通過噴嘴噴入旋流汽化器內，回用電廠除塵後的帶溫煙氣作為連續相與氨液滴在旋流汽化器內進行高速湍流運動，液氨在運動過程中汽化並在離心力場作用下隨著煙氣從旋流汽化器溢流口流出，部分未汽化的低濃度的氨水從旋流汽化器底部流出後與稀釋後的氨水混合再次通入旋流汽化器進行循環汽化。從旋流汽化器流出的混合氣體與回用煙氣按比例混合後通入脫硝反應器進行sncr/scr脫硝反應。

實施例

下面結合具體的實施例進一步闡述本發明。但是，應該明白，這些實施例僅用於說明本發明而不構成對本發明範圍的限制。下列實施例中未註明具體條件的試驗方法，通常按照常規條件，或按照製造廠商所建議的條件。除非另有說明，所有的百分比和份數按重量計。

在一個330mw規模電廠機組的煤粉爐脫硝系統氨汽化系統中，按照本發明的方法，採用煙氣回用作為連續相，進行低能耗氨汽化，其具體運作過程及效果描述如下：

1.物料性質及相關參數

回用煙氣溫度為115℃，煙氣流量為2000m3/h，液氨消耗量為200kg/h，冷卻水用量為800kg/h。

2.實施過程

200kg/h的液氨與稀釋水在攪拌換熱釜內混合均勻形成濃度為30％的稀氨水，同時用800kg/h冷卻水帶走液氨稀釋時放出的熱量。稀釋後的氨水溶液作為分散相通過噴嘴噴入旋流汽化器內，回用電廠除塵後的帶溫煙氣(流量為2000m3/h)作為連續相與氨液滴在旋流汽化器內進行高速湍流運動，液氨在運動過程中汽化並在離心力場作用下隨著煙氣從旋流汽化器溢流口流出，氨氣濃度約為12％，部分未汽化的低濃度的氨水從旋流汽化器底部流出後與稀釋後的氨水混合再次通入旋流汽化器進行循環汽化。

3.結果分析

通過使用低能耗旋流汽化液氨的方法及裝置後，每小時汽化液氨200kg，與常規汽化方法相比節約電量30kwh。此外，通過煙氣作為連續相，極大的降低了氨氣爆炸的危險性。

本發明提及的所有文獻都在本申請中引用作為參考，就如同每一篇文獻被單獨引用作為參考那樣。此外應理解，在閱讀了本發明的上述講授內容之後，本領域技術人員可以對本發明做各種改動或修改，這些等價形式同樣落於本申請所附權利要求書限定的範圍。