一種用鍋爐熱風將氨水同時蒸發和稀釋的裝置及方法與流程
2023-12-10 12:34:50 1
本發明涉及煙氣汙染物nox脫除領域，特別是涉及一種用鍋爐熱風將氨水同時蒸發和稀釋的裝置及方法。
背景技術：
常用的脫硝還原劑是氨水(20～30％濃度)、尿素、液氨。無論哪種還原劑，都需要將其溶液製成氣態物，才能噴入噴氨格柵(aig系統)。尿素作為還原劑時，需要先製成50％左右濃度的尿素溶液儲存，然後用泵將尿素溶液噴入水解器或熱解器進行水解或熱解製成氣體，熱源採用500℃以上的熱煙氣或直接採用油品燃燒取得熱源，該系統複雜，投資高，運行維護成本高；若採用液氨作為還原劑時，儲罐中的液氨先通過液氨泵送入液氨蒸發器蒸發製成氨氣，整個液氨儲存、輸送及制氨氣系統為壓力容器，而且液氨本身屬於中毒類物質，消防要求高，其儲存和運輸都要受到管制，尤其在不能在市區應用。
而氨水作為還原劑，由於儲存、運輸簡單，投資低，來源廣泛，所以成為一種常用的脫硝還原劑。氨水作為還原劑時，目前有蒸汽、熱煙氣等氣化制氨氣。蒸汽作為熱源時，對蒸汽的品質有一定要求，製取的氨氣需要用稀釋風進一步稀釋到規程要求的濃度，整個系統相對複雜。熱煙氣作為熱源時，由於煙氣中含有塵，容易堵塞霧化噴嘴和噴氨格柵噴嘴，且影響鍋爐熱效率。
因此，需要對氨氣製取和稀釋裝置進行重新設計。
技術實現要素：
為了克服現有技術的不足，本發明提供了一種用鍋爐熱風將氨水同時蒸發和稀釋的裝置，該裝置以鍋爐熱風作為熱源，實現將氨水蒸發制氨氣的同時，稀釋氨氣，稀釋效率高。
該一種用鍋爐熱風將氨水同時蒸發和稀釋的裝置的具體方案如下：
一種用鍋爐熱風將氨水同時蒸發和稀釋的裝置，包括：
用於儲存氨水的氨水儲罐；
用於提供壓縮空氣的壓空儲罐；
氨水蒸發器，氨水蒸發器內設置雙流體噴槍，氨水儲罐、壓空儲罐分別與雙流體噴槍單獨連接，以通過雙流體噴槍對氨水進行霧化；
鍋爐熱風道，鍋爐熱風道與氨水蒸發器通過管路連接，在該管路上設置熱風風機以將鍋爐熱風帶入到氨水蒸發器內，氨水蒸發器的熱風入口低於雙流體噴槍的設置位置，雙流體噴槍設於氨水蒸發器的中下部，氨水蒸發器的熱風入口低於雙流體噴槍下部150mm～500mm，霧化的氨水在熱風的作用下蒸發和汽化，同時熱風對汽化的氨氣進行稀釋。
通過將鍋爐熱風引入到氨水蒸發器內，氨水蒸發器可實現對雜質的有效去除，避免傳統方案中不能蒸發和汽化的雜質對氨水蒸發器及後續設備、管道的腐蝕；此外，氨水蒸發器內設有均流裝置，可有效保證氣液混合，實現氨水的快速蒸發氣化。
所述氨水儲罐與所述的壓空儲罐分別與控制單元連接，以控制氨水和壓縮空氣進入到雙流體噴槍的比例。
所述控制單元與自動開關閥i和壓力傳感器i單獨連接，自動開關閥i和壓力傳感器i設置在壓空儲罐與雙流體噴槍的連接迴路上，控制單元為plc控制器。
所述控制單元還與自動開關閥ii和壓力傳感器ii單獨連接，所述的自動開關閥ii和壓力傳感器ii依次串聯在氨水儲罐和雙流體噴槍的連接迴路上，開關閥起到全開全關的作用。
在氨水儲罐和雙流體噴槍的連接迴路上還設有氨水過濾器、調節閥、流量計，調節閥、流量計分別與所述的控制單元單獨連接，調節閥對氨水的流量進行調節，流量計測量氨水流量的大小；
進一步地，所述的控制單元與熱風風機連接，控制單元根據流量計監測的氨水流量調節熱風風機的功率。
為了提高氨氣的製造速率，所述的雙流體噴槍用於將氨水霧化成100微米以下的顆粒。
所述氨水蒸發器的底部設有排汙口，用於排出氨水中不能蒸發和汽化的雜質。
本發明的工作原理是：氨水輸送泵將氨水增壓到需要的揚程後送給雙流體噴槍的其中一個入口端；壓空儲罐中儲存壓縮空氣，壓縮空氣被輸送給雙流體噴槍的另一個入口端，雙流體噴槍的出口端設置在氨水蒸發器中；熱風風機將鍋爐熱風加壓後送入氨水蒸發器，雙流體噴槍霧化的氨水細顆粒在熱風作用下快速蒸發和汽化，控制單元根據氨水流量大小，調整熱風風機的功率，實現可變頻調節鍋爐熱風的流量和壓力，同時氨氣被稀釋成需要的濃度。
進一步的，本發明還提供了一種燃煤煙氣nox脫除系統，該系統包括所述的一種用鍋爐熱風將氨水同時蒸發和稀釋的裝置，通過該系統對煙氣nox的脫除，系統結構設計簡單。
該方案如下：一種燃煤煙氣nox脫除的還原劑系統，包括所述的一種用鍋爐熱風將氨水同時蒸發和稀釋的裝置，氨水蒸發器頂部的氣體出口通過管路與噴氨格柵連接(以對煙道氣體中nox進行脫除)，因該系統中氨水被霧化，氨氣蒸發汽化速度快，氨氣製取速度快，針對氮氧化物的脫除，脫除速度快，同時，鍋爐熱風雜質少，有效避免傳統脫除系統中，煙氣對霧化噴嘴、對噴霧格柵噴嘴造成的堵塞。
為了克服現有技術的不足，本發明還提供了一種實現同時蒸發制氨氣並稀釋氨氣的方法，該方法具體如下：
在氨水蒸發器一側設置連接到鍋爐熱風的熱風入口，熱風入口內通入的鍋爐熱風對氨水蒸發器內設置的雙流體噴槍流出的霧化氨氣進行蒸發，製得氨氣，同時，熱風對製得的氨氣進行稀釋，稀釋後的氨氣從氨水蒸發器頂部排出，通過計算，鍋爐熱風的溫度在250℃-400℃之間，這個溫度的熱風滿足使用要求，優選方案是300℃～350℃的鍋爐熱風，該溫度的鍋爐熱風，在將氨水完全蒸發產生的氨氣能滿足稀釋後的氨氣體積比。
流量計對流入到雙流體噴槍內的氨水流量進行監測，控制單元根據流量計的反饋，通過熱風風機對進入到氨水蒸發器內鍋爐熱風的流量進行控制。
此外，壓縮空氣儲存在壓空儲罐中，氨水由氨水儲罐通過氨水輸送泵被送入雙流體噴槍內，壓空儲罐與雙流體噴槍之間設置連接迴路，自動開關閥i和壓力傳感器i設置在壓空儲罐與雙流體噴槍的連接迴路上，所述的自動開關閥ii、氨水流量計、壓力傳感器ii依次串聯在氨水儲罐和雙流體噴槍的連接迴路上，由控制單元與開關閥、壓力傳感器和流量計分別單獨連接，實現對製得氨氣濃度的控制。
與現有技術相比，本發明的有益效果是：
1)本發明裝置以鍋爐熱風為熱源，裝置結構簡單，增加成本低，本發明通過壓縮空氣對氨水進行霧化，再通過熱風的作用，氨水蒸發速度快，便於快速產生氨氣，並通過熱風，實現對氨氣的稀釋。
2)本發明中通過控制單元的設置，實現對氨氣濃度和流量的控制，控制精度高，操作方便。
3)本發明中通過引入鍋爐熱風，雜質少，不容易堵塞噴嘴及噴氨格柵，相應降低了維修成本。
4)本發明中通過將雙流體噴槍與熱風進口的位置進行設置，有效提高了氨氣蒸發稀釋的效率，保證了氨氣快速均勻產生。
5)本發明中通過在氨水蒸發器底部設置排汙口，將氨水中不能蒸發和汽化的雜質及時排出，避免了對後續設備和管道的腐蝕。
附圖說明
構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本申請的進一步理解，本申請的示意性實施例及其說明用於解釋本申請，並不構成對本申請的不當限定。
圖1為本發明的結構示意圖；
圖2為本發明中氨水蒸發器的結構示意圖；
圖中所示：1.氨水儲罐，2.氨水輸送泵，4.雙流體噴槍，5.壓空儲罐，6.熱風風機，7.氨水蒸發器，8.鍋爐熱風，9.噴氨格柵，10.調節閥，11.自動開關閥i，12.自動開關閥ii，13.蒸發氣化產物出口，14.壓力測點，15.溫度測點，16.噴槍管座，17.壓縮空氣進口，18.氨水進口，19.熱風進口，20.排汙口。
具體實施方式
應該指出，以下詳細說明都是例示性的，旨在對本申請提供進一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術和科學術語具有與本申請所屬技術領域的普通技術人員通常理解的相同含義。
需要注意的是，這裡所使用的術語僅是為了描述具體實施方式，而非意圖限制根據本申請的示例性實施方式。如在這裡所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數形式也意圖包括複數形式，此外，還應當理解的是，當在本說明書中使用術語「包含」和/或「包括」時，其指明存在特徵、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。
正如背景技術所介紹的，現有技術中存在的不足，為了解決如上的技術問題，本申請提出了一種用鍋爐熱風將氨水同時蒸發和稀釋的裝置、系統及方法。
本申請的一種典型的實施方式中，如圖1所示，提供了一種用鍋爐熱風將氨水同時蒸發和稀釋的裝置，該裝置包括用於儲存氨水的氨水儲罐1、氨水儲罐1內儲存的氨水濃度在20～30％，用於提供壓縮空氣的壓空儲罐5和氨水蒸發器7，氨水蒸發器7內設置雙流體噴槍4，雙流體噴槍4水平設置於氨水蒸發器7的中部，雙流體噴槍4的氨水噴出口設置在氨水蒸發器中，且其雙流體噴槍4的噴出口朝上。
氨水儲罐1、壓空儲罐5分別與雙流體噴槍4單獨連接，以通過雙流體噴槍4對氨水進行霧化，雙流體噴槍4可設置一個或多個，多個噴槍並聯設置，以避免一支噴槍出現問題時，依然能保證氨氣的產生，從而避免一支噴槍出現問題時，需要進行修整，從而耽誤氨氣的獲得；氨水儲罐1內的氨水通過氨水輸送泵2被送入到雙流體噴槍4，鍋爐與氨水蒸發器7通過管路連接，在該管路上設置熱風風機6以將鍋爐熱風8帶入到氨水蒸發器7內，氨水蒸發器7的熱風入口低於雙流體噴槍4的設置位置，霧化的氨水在熱風的作用下蒸發和汽化，同時熱風對汽化的氨氣進行稀釋。
如圖2所示，氨水蒸發器7的下部設置熱風進口19，熱風進口19底部距離氨水蒸發器7底部10cm以上，在氨水蒸發器7相對於熱風進口19的另一側設置雙流體噴槍4，雙流體噴槍4通過噴槍管座16進行設置，噴槍管座16高於熱風進口15cm～50cm，以提高氨水被蒸發和稀釋的效率，雙流體噴槍4向上噴出氣液混合物，以順著熱風的方向，雙流體噴槍4端部距離氨水蒸發器7豎直中心線設定距離，該距離根據具體項目設定，因熱風進入是有一定角度的，這樣的設置同樣是為了提高蒸發效率，氨水蒸發器內部具有均流裝置，以保證流場均勻，雙流體噴槍4的另一端部設有壓縮空氣進口17和氨水進口18；此外，在氨水蒸發器7頂部設有溫度測點以設置溫度傳感器測量氨水蒸發器7內溫度，還設有壓力測點以設置氣體壓力傳感器測量壓力大小，氣體壓力傳感器與溫度傳感器與控制單元分別單獨連接，以通過控制單元對溫度與壓力的採集，以及時發現潛在的安全問題，在氨水蒸發器7底部設置排汙口20，氨水較髒時會有少量無法氣化的黑色雜質通過底部排汙口20排出，產生的氨氣從蒸發氣化產物出口13排出，另在氨水蒸發器7殼體的上半段設置支座，支座突出殼體設置，以便於對蒸發器7在高處位置的固定。
氨水輸送泵採用多級離心泵，用於將氨水增壓到需要的揚程，氨水輸送泵安裝在氨水儲罐1的出口。
為了對進入到氨水蒸發器內壓縮空氣、氨水、鍋爐熱風流量進行控制，特設置控制單元，控制單元為plc可編程控制器或dcs等其他類型的控制器，所述氨水儲罐1與所述的壓空儲罐5分別與控制單元連接，以控制氨水和壓縮空氣進入到雙流體噴槍4的比例。
所述控制單元與自動開關閥i11和壓力傳感器i單獨連接，自動開關閥i11和壓力傳感器i設置在壓空儲罐5與雙流體噴槍4的連接迴路上，自動開關閥i用於控制壓縮空氣是否流向雙流體噴槍，壓力傳感器i用於檢測壓縮空氣的壓力大小。
所述控制單元還與自動開關閥ii12和壓力傳感器ii單獨連接，所述的自動開關閥ii和壓力傳感器ii依次串聯在氨水儲罐和雙流體噴槍的連接迴路上。
在氨水儲罐1和雙流體噴槍4的連接迴路上還設有氨水過濾器、調節閥10、流量計，調節閥10、流量計分別與所述的控制單元單獨連接；控制單元接收壓力傳感器i、壓力傳感器ii、流量計的信號，對自動開關閥i11、自動開關閥ii12和調節閥10進行控制；自動開關閥ii用於控制氨水是否流向雙流體噴槍；調節閥用於調節氨水的流量；流量計用於測量流量的大小；壓力傳感器ii用於檢測氨水的壓力大小，在調節閥10的前後還安裝有手動閥，實現調節閥10的檢修和氨水的旁路調節。
所述的控制單元與熱風風機6連接，熱風風機6採用離心風機，離心風機可聯鎖設置多臺，避免某一離心風機的失效，離心風機採用變頻風機，其主要是對鍋爐熱風進行加壓，使進入到氨水蒸發器7中的鍋爐熱風具有足夠的壓力；控制單元根據流量計監測的氨水流量調節熱風風機的功率，從而控制氨氣被稀釋的濃度。
為了實現氨水的快速蒸發汽化，所述的雙流體噴槍用於將氨水霧化成100微米以下的顆粒。
本實施例還提供了製得的氨氣可應用於煙氣氮氧化物的脫除，特提供了一種燃煤煙氣nox脫除的還原劑系統，系統結構設計簡單，系統包括所述的一種用鍋爐熱風將氨水同時蒸發和稀釋的裝置，氨水蒸發器頂部的氣體出口通過管路與噴氨格柵連接，將該系統應用到某熱電廠3×130t/h鍋爐scr脫硝項目中運用本氨水蒸發器，氨水蒸發氣化效果好，效率高。
為了克服現有技術的不足，本發明還提供了一種實現同時蒸發制氨氣並稀釋氨氣的方法，該方法可實現對氨水的快速蒸發、汽化，獲得氨氣，並對氨氣濃度進行控制，具體如下：
在氨水蒸發器一側設置連接到鍋爐熱風的熱風入口，熱風入口內通入的鍋爐熱風對氨水蒸發器內設置的雙流體噴槍流出的霧化氨氣進行蒸發，製得氨氣，同時，熱風對製得的氨氣進行稀釋，稀釋後的氨氣從氨水蒸發器頂部排出。
流量計對流入到雙流體噴槍內的氨水流量進行監測，控制單元根據流量計的反饋，通過熱風風機對進入到氨水蒸發器內鍋爐熱風的流量進行控制。
此外，壓縮空氣儲存在壓空儲罐中，氨水由氨水儲罐通過氨水輸送泵被送入雙流體噴槍內，壓空儲罐與雙流體噴槍之間設置連接迴路，自動開關閥i和壓力傳感器i設置在壓空儲罐與雙流體噴槍的連接迴路上，所述的自動開關閥ii、氨水流量計、壓力傳感器ii依次串聯在氨水儲罐和雙流體噴槍的連接迴路上，由控制單元與開關閥、壓力傳感器和流量計分別單獨連接，實現對製得氨氣濃度的控制。
以上所述僅為本申請的優選實施例而已，並不用於限制本申請，對於本領域的技術人員來說，本申請可以有各種更改和變化。凡在本申請的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本申請的保護範圍之內。