CN213492988U - 一种氨水汽化制备氨气装置 - Google Patents

Abstract

一种氨水汽化制备氨气装置，属于锅炉以及工业炉烟气SCR脱硝治理技术领域。装置包括氨水汽化器、整流均流装置、雾化喷枪、高温风机、汽化器底部放空阀、流量控制仪表、汽化器入口温度测量装置和汽化器出口温度测量装置；在氨水汽化器下部设有高温烟气入口，顶部设有含氨烟气出口；整流均流装置安装在高温烟气入口上方，雾化喷枪设置的整流均流装置的上方；高温烟气入口管道上设置汽化器入口温度测量装置，含氨烟气出口管道上设置汽化器出口温度测量装置。优点在于，氨水利用高，分布均匀，有效脱除氮氧化物的同时，保证还原剂使用量少，氨逃逸少；氨水汽化器出口含氨烟气为200±10℃，对原烟气温度几乎无影响，保证脱硝效率。

Description

一种氨水汽化制备氨气装置

技术领域

本实用新型属于锅炉以及工业炉烟气SCR脱硝治理技术领域，特别涉及一种氨水汽化制备氨气装置。

背景技术

烟气SCR脱硝技术是目前锅炉以及工业炉烟气脱硝领域较为主流的工艺技术路线，具有脱硝效率，运行稳定，适用烟气条件范围广等优点。

SCR脱硝(选择性催化还原脱硝技术Selective catalytic reduction)即在脱硝催化剂的作用下，利用还原剂有选择性地将烟气中的氮氧化物的还原为氮气和水，以达到去除烟气中的氮氧化物的目的。

SCR脱硝中的还原剂为NH₃。主要有三个来源：液氨、尿素及氨水。

液氨蒸发制备氨气的利用率最高，较早实施的火电厂烟气SCR脱硝使用液氨作为还原剂的较多。但是液氨属于危险品，其储存和输送按照火灾危险性乙类的相关标准要求进行设计。液氨制氨系统较为复杂，整套系统需配备卸料压缩机、液氨储罐、蒸发器、缓冲罐、吸收槽、废水池等设备。对于改、扩建项目，建立一套完整的液氨制备系统，安全距离很难满足要求。加之液氨的使用地方审批困难，基于安全因素，很多已建成项目正在进行整改。

尿素作为脱硝还原剂，具有运输量小、便于现场储存，使用安全等优点，但是尿素需要进行复杂热解或水解反应才能生成NH₃，导致制NH₃系统复杂，长时间运行后分解设备底部会有大量坚硬、难溶解的结晶物；而且尿素制备氨气系统运行费用最高。

氨水作为脱硝用还原剂具有运输、贮存安全等优点，由于商购氨水的浓度一般为20～30％，会增加运输费用。但是在还原剂储存方面，氨水相对与液氨、尿素贮存更安全；氨水制氨系统简单、易于操作且安全、运行费用更低。

使用氨水作为烟气SCR脱硝还原剂，鲜有将大量的氨水直接喷射到脱硝反应器的烟道内，因为这样操作有以下几点不利因素：氨水没有充分汽化利用，利用率会大大降低；生成的氨气分布不均，导致脱硝效率降低、氨逃逸增大、硫酸铵盐类的结晶增多，间接导致氨的利用率低，氨耗高；大量常温氨水直接喷射到原烟气中，使烟气温度降低，也会一定程度的影响脱硝效率。

鉴于氨水在烟气SCR脱硝系统中的应用具有很大的优势，为了实现氨水的高效利用、还原剂的精准控制，降低运行成本，本实用新型为保证后续SCR脱硝系统稳定运行一种氨水汽化制备氨气装置。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种氨水汽化制备氨气装置，解决了氨水汽化不充分，分布不均匀的问题。

在装置中，氨水利用热烟气作为热源，在雾化喷枪的作用下，小粒径的氨水雾滴被热烟气汽化蒸发为氨气并均匀的分布在烟气中。利用该装置保证氨水的充分汽化，氨水利用率高；汽化器出口控制在200±10℃，对原有烟气系统冲击小，不会大幅降低原烟气的温度导致脱硝效率的下降；氨水经汽化后被热烟气带入到原烟气中，能够保证还原剂的分布均匀，实现高的脱硝效率、精准控制还原剂使用量、有效降低氨逃逸。

一种氨水汽化制备氨气装置，包括氨水汽化器1、整流均流装置2、雾化喷枪3、高温风机4、汽化器底部放空阀5、流量控制仪表6、汽化器入口温度测量装置7和汽化器出口温度测量装置8；氨水汽化器1是本装置的本体，在氨水汽化器1下部设有高温烟气入口，顶部设有含氨烟气出口；整流均流装置2安装在氨水汽化器1的高温烟气入口上方，雾化喷枪3设置的整流均流装置2的上方；高温烟气入口管道上设置汽化器入口温度测量装置7，含氨烟气出口管道上设置汽化器出口温度测量装置8；在连接雾化喷枪3的管路上设置流量控制仪表6，对喷射量进行计量和控制；高温风机4位于高温烟气入口前方；氨水汽化器1的底部设有汽化器底部放空阀5。

氨水汽化的热源由高温风机4提供，由高温风机4提供的热烟气由底部侧面进入到氨水汽化器1，汽化后的含氨烟气由氨水汽化器1顶部出再进入到下游喷射装置。流量控制仪表6设置在氨水管路上，汽化器入口温度测量装置7设置在氨水汽化器1入口烟道上，汽化器出口温度测量装置8设置氨水汽化器1的出口管路上，及时的对系统的关键工艺参数进行反馈、调节。

所述的整流均流装置2为不同规格的旋流叶片型式，保证热烟气垂直均匀向上流动，对雾化喷枪3喷出的氨水液滴包裹、汽化。雾化喷枪3为形成氨水液滴的装置，在氨水汽化器1装置壁面沿径向均布置，喷射方向与烟气顺向。

所述氨水汽化器1根据不同的烟气工况及氨水需求量选择不同的直径。

所述汽化器底部放空阀5，定期或设备检修时将氨水汽化器1内的少量液体排空。

本实用新型的优点在于：

1、氨水经汽化后在喷入到脱硝前的原烟气中，氨水利用高，分布均匀，有效脱除氮氧化物的同时，保证还原剂使用量少，氨逃逸少。

2、氨水汽化器内部设置特殊设计的整理均流装置，保证热烟气均布，有利于氨的蒸发热源得到有效利用，降低能耗。

3、氨水汽化器出口含氨烟气为200±10℃，对原烟气温度几乎无影响，保证脱硝效率。

附图说明

图1为氨水汽化制备氨气装置示意图。其中，氨水汽化器1、整流均流装置2、雾化喷枪3、高温风机4、汽化器底部放空阀5、流量控制仪表6、汽化器入口温度测量装置7、汽化器出口温度测量装置8。

具体实施方式

实施例1

一种氨水汽化制备氨气装置，包括氨水汽化器1、整流均流装置2、雾化喷枪3、高温风机4、汽化器底部放空阀5、流量控制仪表6、汽化器入口温度测量装置7和汽化器出口温度测量装置8；氨水汽化器1是本装置的本体，在氨水汽化器1下部设有高温烟气入口，顶部设有含氨烟气出口；整流均流装置2安装在氨水汽化器1的高温烟气入口上方，雾化喷枪3设置的整流均流装置2的上方；高温烟气入口管道上设置汽化器入口温度测量装置7，含氨烟气出口管道上设置汽化器出口温度测量装置8；在连接雾化喷枪3的管路上设置流量控制仪表6，对喷射量进行计量和控制；高温风机4位于高温烟气入口前方；氨水汽化器1的底部设有汽化器底部放空阀5。

上述整流均流装置2、雾化喷枪3、汽化器底部放空阀5安装在氨水蒸发槽1上，高温风机4、流量控制仪表6、汽化器入口温度测量装置7、汽化器出口温度测量装置8安装在氨水汽化器1外部。

所述氨水汽化器1是氨水制备氨气的主体装置，根据氨水汽化需求的热风量设计汽化的的直径。氨水汽化器1利用热烟气作为汽化热源；热烟气由高温风机4提供，根据脱硝工艺使用的场合不同，热烟气可以有不同来源，可取自较高温度的原烟气，或由热风炉燃烧提供，或电加热提供，热烟气温度要求≥300℃。烟气有底部侧面进入到氨水汽化器，汽化后的含氨热烟气由汽化器顶部出再进入到下游喷射装置。

所述整流均流装置2安装在氨水汽化器1内部，是氨水汽化器内部的关键部件。整流均流装置2设计成不同的规格的旋流叶片型式，保证经过整流均流装置2后热烟气垂直均匀向上流动。对入口热烟气进行整流，有助于液滴旋流向上，减少液滴对汽化器壁面进行冲刷，热烟气夹带包裹氨水液滴进行汽化蒸发。根据汽化器的直径以及烟气流速，布置不同数量的整流单元；结合热风入口方向调整叶片的倾斜角度。

所述雾化喷枪3是形成氨水液滴的装置。在氨水汽化器1装置壁面沿径向均布置，喷射方向与烟气顺向。雾化喷枪选用双流体喷枪，气相路压缩空气和液相路氨水在喷枪端部喷嘴的雾化作用下，形成粒径50～100μm的均匀液滴。液滴覆盖均匀，尽量减少液滴交叠。

所述高温风机4为氨水汽化提供连续的热烟气。风机可选用变频控制或调节阀调节风量。在氨水供给系统调节流量时，流量信号及时反馈给高温风机4进行风量调节，在保证氨水充分雾化的前提下，减少热风量的使用，节约能耗。

所述汽化器底部放空阀5，定期或设备检修时将氨水汽化器1内的少量液体排空。

所述流量控制仪表6、汽化器入口温度测量装置7、汽化器出口温度测量装置8为仪表自动化控制系统，安装在相应管路上。流量控制仪表6设置在氨水主管路上，根据脱硝系统入口和出口的氮氧化物浓度值进行运算，用来控制氨水喷入量。汽化器入口温度测量装置7设置在氨水汽化器1入口烟气上，将热风温度及时反馈给上游的加热器或热风炉及时进行调节，保证氨水汽化器1入口温度≥300℃。

Claims (4)

1.一种氨水汽化制备氨气装置，其特征在于，包括氨水汽化器(1)、整流均流装置(2)、雾化喷枪(3)、高温风机(4)、汽化器底部放空阀(5)、流量控制仪表(6)、汽化器入口温度测量装置(7)和汽化器出口温度测量装置(8)；氨水汽化器(1)是本装置的本体，在氨水汽化器(1)下部设有高温烟气入口，顶部设有含氨烟气出口；整流均流装置(2)安装在氨水汽化器(1)的高温烟气入口上方，雾化喷枪(3)设置的整流均流装置(2)的上方；高温烟气入口管道上设置汽化器入口温度测量装置(7)，含氨烟气出口管道上设置汽化器出口温度测量装置(8)；在连接雾化喷枪(3)的管路上设置流量控制仪表(6)；高温风机(4)位于高温烟气入口前方；氨水汽化器(1)的底部设有汽化器底部放空阀(5)。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的流量控制仪表(6)设置在氨水管路上，汽化器入口温度测量装置(7)设置在氨水汽化器(1)入口烟道上，汽化器出口温度测量装置(8)设置氨水汽化器(1)的出口管路上。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的整流均流装置(2)为不同规格的旋流叶片型式，雾化喷枪(3)为形成氨水液滴的装置，在氨水汽化器(1)装置壁面沿径向均布置，喷射方向与烟气顺向。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述氨水汽化器(1)根据不同的烟气工况及氨水需求量选择不同的直径。

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