本發(fā)明屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種水泥廠SCR脫硝用氨水制備氨氣系統(tǒng)及其方法。
背景技術(shù)：
目前，《水泥工業(yè)大氣污染物排放標準》GB4915-2013規(guī)定一般地區(qū)的氮氧化物的排放值控制在400mg/m3以下，重點地區(qū)的氮氧化物的排放值控制在320mg/m3以下，有些城市的氮氧化物的排放值低于200mg/m3，那么在這個排放要求下，，就需要采用脫硝效率更高的選擇性催化還原SCR脫硝技術(shù)，到目前為止，所有的水泥廠基本都全部配備選擇性非催化SNCR脫硝系統(tǒng)，也都有氨水等還原劑，如果使用SCR脫硝系統(tǒng)，那么完全可以使用SNCR脫硝系統(tǒng)的氨水作為還原劑，無需另外增加一套還原劑儲存系統(tǒng)。
氨水制備氨氣的技術(shù)主要有：第一種是蒸氨塔，由于蒸氨塔結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，塔體龐大，而水泥廠SCR脫硝還原劑用量較少，而且造價昂貴。第二種是采用熱煙氣進行直接加熱氨水，熱煙氣中粉塵濃度很大，采用熱煙氣直接加熱氨水，會導(dǎo)致氨水噴槍，閥門堵塞等問題，使用壽命短，運轉(zhuǎn)率低，需要經(jīng)常清理維護。第三種是采用熱煙氣進行間接加熱氨水，熱煙氣間接加熱氨水，首先氨水蒸發(fā)需要大量的熱量，因此加熱氨水需要較大量的熱煙氣，造成換熱器偏大，同時也存在粉塵對換熱器的磨損，使用壽命不高，造價昂貴等技術(shù)問題。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種水泥廠SCR脫硝用氨水制備氨氣系統(tǒng)及其方法。
本發(fā)明根據(jù)絕大多數(shù)水泥廠均有余熱鍋爐的飽和蒸汽，通過飽和蒸汽作為加熱介質(zhì)， 對氨水進行間接換熱，利用飽和蒸汽的汽化潛熱對氨水進行加熱，由于同等質(zhì)量的氨水的蒸發(fā)潛熱是小于同等質(zhì)量的水的蒸發(fā)潛熱的，同樣的壓力的情況下氨水的泡點溫低于水的沸點。因此使用飽和蒸汽的潛熱對氨水進行加熱是完全可行，而且飽和蒸汽的用量小，運行成本低。同時利用霧化噴槍將氨水進行霧化，霧化后的氨水小液滴增加換熱面積，氨水蒸發(fā)速率大大提高。
本發(fā)明15-30％濃度的氨水從水泥廠現(xiàn)有的SNCR罐區(qū)經(jīng)過氨水輸送泵輸送至數(shù)支雙流體霧化噴槍，氨水被雙流體霧化噴槍霧化成平均粒徑40-80μm的小液滴，進入到氨水蒸發(fā)器后，蒸發(fā)器中有換熱管道，來自水泥廠的0.4-0.6MPa的不低于150℃的飽和蒸汽進入換熱管道中，與霧化的氨水進行間接換熱，由于15-30％濃度的氨水的泡點溫度低于100℃，因此被瞬間蒸發(fā)，蒸發(fā)后的氨-水蒸氣混合氣體用于水泥廠選型催化還原SCR脫硝系統(tǒng)，少量的沒有蒸發(fā)的氨水通過蒸發(fā)器底部的出口出來后進入氨水中間罐，中間罐管道連接在氨水輸送泵入口處，可將中間罐的氨水重新打入雙流體霧化噴槍進入蒸發(fā)器中進行循環(huán)蒸發(fā)。
本發(fā)明的目的之一是提供一種具有結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、控制準確、靈活方便、安全可靠、使用壽命長、運行成本低、蒸發(fā)效率高等特點的水泥廠SCR脫硝用氨水制備氨氣系統(tǒng)。
本發(fā)明水泥廠SCR脫硝用氨水制備氨氣系統(tǒng)所采取的技術(shù)方案是：
一種水泥廠SCR脫硝用氨水制備氨氣系統(tǒng)，其特點是：氨水制備氨氣系統(tǒng)包括氨水輸送泵、蒸發(fā)器、雙流體霧化噴槍、氨氣出口閥、中間罐、氨氣吸收罐、壓縮空氣進口閥；氨水輸送泵和壓縮空氣進口閥經(jīng)管道連通雙流體霧化噴槍，雙流體霧化噴槍安裝在蒸發(fā)器上進行霧化，蒸發(fā)器下部由管道連通中間罐，上部由蒸發(fā)器安全閥連通氨氣吸收罐，蒸發(fā)器連通氨氣出口閥。
本發(fā)明水泥廠SCR脫硝用氨水制備氨氣系統(tǒng)還可以采用如下技術(shù)方案：
所述的水泥廠SCR脫硝用氨水制備氨氣系統(tǒng)，其特點是：蒸發(fā)器內(nèi)設(shè)有螺旋狀換熱管，飽和蒸汽進口閥由管道連通換熱管，雙流體霧化噴槍噴頭面向換熱管外側(cè)的蒸發(fā)器 空腔。
所述的水泥廠SCR脫硝用氨水制備氨氣系統(tǒng)，其特點是：中間罐由閥和管道連通氨水輸送泵入口。
所述的水泥廠SCR脫硝用氨水制備氨氣系統(tǒng)，其特點是：氨氣吸收罐由閥分別連通自來水和氨水輸送泵入口。
本發(fā)明的目的之二是提供一種具有工藝簡單、控制準確、靈活方便、安全可靠、運行成本低、蒸發(fā)效率高等特點的水泥廠SCR脫硝用氨水制備氨氣的方法。
本發(fā)明水泥廠SCR脫硝用氨水制備氨氣的方法所采取的技術(shù)方案是：
一種水泥廠SCR脫硝用氨水制備氨氣的方法，其特點是：氨水制備氨氣過程包括氨水經(jīng)過氨水輸送泵進入氨水-壓縮空氣雙流體霧化噴槍進行霧化，霧化后的微米級粒徑的液滴進入蒸發(fā)器，霧化后的氨水與飽和蒸汽在蒸發(fā)器中進行間接換熱，利用飽和蒸汽的潛熱將氨水蒸發(fā)，蒸發(fā)后的氨-水蒸汽混合氣去往水泥廠SCR脫硝系統(tǒng)。
本發(fā)明水泥廠SCR脫硝用氨水制備氨氣的方法還可以采用如下技術(shù)方案：
所述的水泥廠SCR脫硝用氨水制備氨氣的方法，其特點是：蒸發(fā)器內(nèi)未蒸發(fā)的氨水回流入中間罐，通過氨水輸送泵再次進入蒸發(fā)器中進行循環(huán)蒸發(fā)。
所述的水泥廠SCR脫硝用氨水制備氨氣的方法，其特點是：蒸發(fā)器裝有安全閥，超過蒸發(fā)器壓力的氨-水蒸汽經(jīng)過安全閥進入氨氣吸收罐，用水進行氨氣吸收，吸收后的氨水通過氨水輸送泵再次進入蒸發(fā)器中進行循環(huán)蒸發(fā)。
所述的水泥廠SCR脫硝用氨水制備氨氣的方法，其特點是：雙流體霧化噴槍入口氨水和壓縮空氣的壓力為0.2-0.4MPa，單支雙流體霧化噴槍的流量為1-4L/min，雙流體霧化噴槍霧化成平均粒徑為40-80μm的液滴。
所述的水泥廠SCR脫硝用氨水制備氨氣的方法，其特點是：飽和蒸汽的壓力為0.4-0.6MPa，溫度不低于150℃。
所述的水泥廠SCR脫硝用氨水制備氨氣的方法，其特點是：蒸發(fā)器的工作壓力為0.1-0.4MPa，高限壓力為0.5MPa，超過0.5MPa蒸發(fā)器頂部的安全閥打開，氨氣進入氨氣吸收罐進行氨氣吸收。
本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是：
水泥廠SCR脫硝用氨水制備氨氣系統(tǒng)及其方法由于采用了本發(fā)明全新的技術(shù)方案， 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單可靠，控制靈活方便。由于系統(tǒng)采用水泥廠內(nèi)的飽和蒸汽作為熱源，熱源使用方便，同時飽和蒸汽具有較大的潛熱，在蒸汽冷凝成水時產(chǎn)生大量的熱量，而氨水的泡點溫度低于水的沸點，因此蒸發(fā)所需的溫度低于100℃，需要的飽和蒸汽量小。氨水經(jīng)過雙流體霧化噴槍進行霧化后，液滴粒徑為微米級別，增加了氨水的換熱面積，大大提高了氨水的蒸發(fā)速率。同時該系統(tǒng)對未蒸發(fā)的剩余的氨水進行循環(huán)蒸發(fā)，保證了氨水的利用率。在氨水蒸發(fā)器上配置安全閥，保證整個系統(tǒng)的安全無污染。
附圖說明
圖1是本發(fā)明水泥廠SCR脫硝用氨水制備氨氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中，1氨水輸送泵；2飽和蒸汽進口閥門；3雙流體霧化噴槍；4蒸發(fā)器；5壓縮空氣進口閥門；6中間罐；7氨氣吸收罐；8安全閥；9換熱片；10氨氣流量計；11氨氣調(diào)節(jié)閥；12氨氣吸收槽出口閥門。
具體實施方式
為能進一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下：
參閱附圖1。
實施例1
一種水泥廠SCR脫硝用氨水制備氨氣系統(tǒng)，包括：氨水輸送泵，蒸發(fā)器，飽和蒸汽進口閥，換熱管，雙流體霧化噴槍，氨氣出口閥，氨氣出口流量計，中間罐，氨氣吸收罐，壓縮空氣進口閥等。氨水輸送泵和壓縮空氣進口閥經(jīng)管道連通雙流體霧化噴槍，雙流體霧化噴槍安裝在蒸發(fā)器上進行霧化，蒸發(fā)器內(nèi)設(shè)有螺旋狀換熱管，飽和蒸汽進口閥由管道連通換熱管，雙流體霧化噴槍噴頭面向換熱管外側(cè)的蒸發(fā)器空腔。蒸發(fā)器下部由管道連通中間罐，中間罐由閥和管道連通氨水輸送泵入口。未完全蒸發(fā)的氨水經(jīng)過中間 罐，然后通過氨水輸送泵再次進入蒸發(fā)器中進行循環(huán)蒸發(fā)，保證氨水全部利用，無廢氨水排出。上部由蒸發(fā)器安全閥連通氨氣吸收罐，氨氣吸收罐由閥分別連通自來水和氨水輸送泵入口。超過蒸發(fā)器壓力的氨氣經(jīng)過安全閥進入氨氣吸收槽中，保證系統(tǒng)的安全和防止了氨氣在大氣中的排放。蒸發(fā)器連通氨氣出口閥，氨氣出口閥裝有氨氣出口流量計，經(jīng)管道連通水泥廠SCR脫硝系統(tǒng)。
實施例2
一種水泥廠SCR脫硝用氨水制備氨氣的方法，氨水制備氨氣過程包括氨水經(jīng)過氨水輸送泵進入氨水-壓縮空氣雙流體霧化噴槍進行霧化，霧化后的微米級粒徑的液滴進入蒸發(fā)器，霧化后的氨水與飽和蒸汽在蒸發(fā)器中進行間接換熱，利用飽和蒸汽的潛熱將氨水蒸發(fā)，蒸發(fā)后的氨-水蒸汽混合氣去往水泥廠SCR脫硝系統(tǒng)。
蒸發(fā)器內(nèi)未蒸發(fā)的氨水回流入中間罐，通過氨水輸送泵再次進入蒸發(fā)器中進行循環(huán)蒸發(fā)。蒸發(fā)器裝有安全閥，超過蒸發(fā)器壓力的氨-水蒸汽經(jīng)過安全閥進入氨氣吸收罐，用水進行氨氣吸收，吸收后的氨水通過氨水輸送泵再次進入蒸發(fā)器中進行循環(huán)蒸發(fā)。
雙流體霧化噴槍入口氨水和壓縮空氣的壓力為0.2-0.4MPa，單支雙流體霧化噴槍的流量為1-4L/min，雙流體霧化噴槍霧化成平均粒徑為40-80μm的液滴。飽和蒸汽的壓力為0.4-0.6MPa，溫度不低于150℃。蒸發(fā)器的工作壓力為0.1-0.4MPa，高限壓力為0.5MPa，超過0.5MPa蒸發(fā)器頂部的安全閥打開，氨氣進入氨氣吸收罐進行氨氣吸收，保證系統(tǒng)的安全和防止了氨氣在大氣中的排放。
本實施例的具體實施過程：
來自水泥廠SNCR系統(tǒng)的還原劑氨水經(jīng)過氨水輸送泵1輸送到雙流體霧化噴槍3中，雙流體霧化噴槍3的雙流體是采用壓縮空氣和氨水，壓縮空氣來自水泥生產(chǎn)線的壓縮空氣，壓縮空氣通過壓縮空氣進口閥門5控制開關(guān)。壓縮空氣管道同樣連接在雙流體霧化噴槍3上。
來自水泥廠余熱鍋爐的飽和蒸汽通過飽和蒸汽進口閥門2進行開關(guān)，飽和蒸汽連接在蒸發(fā)器4上，在蒸發(fā)器中4中，飽和蒸汽進入換熱片9中與霧化后的氨水進行間接換 熱，飽和蒸汽冷凝成水后回到余熱鍋爐中。
氨水經(jīng)過雙流體霧化噴槍3霧化成小液滴后與換熱片中飽和蒸汽進行換熱，大量的氨水得以蒸發(fā)，蒸發(fā)后的氨-水蒸汽混合氣體去往水泥廠SCR脫硝系統(tǒng)，混合氣體的流量可以通過氨氣調(diào)節(jié)閥11控制和氨水輸送泵1進行控制。
在蒸發(fā)器4中剩余未蒸發(fā)的氨水經(jīng)過蒸發(fā)器底部的出口進入到中間罐6中，中間罐6與氨水輸送泵1連接，可將中間罐6中的氨水通過氨水輸送泵1繼續(xù)輸送至雙流體霧化噴槍3中，然后進入蒸發(fā)器4中進行循環(huán)蒸發(fā)。
蒸發(fā)器4頂部設(shè)置有安全閥8，當蒸發(fā)器內(nèi)部氣體壓力超限時，安全閥自動打開，大量的氨氣進入到氨氣吸收罐7中，氨氣吸收罐裝有來自廠區(qū)的自來水，氨氣溶解自來水后形成氨水，可定期打開氨氣吸收罐7連通的氨氣吸收槽出口閥門12，將吸收后形成的氨水定期重新進行蒸發(fā)。
需要的飽和蒸汽的壓力0.4-0.6MPa，溫度不低于150℃，飽和蒸汽量約為1.1kg飽和蒸汽/1kg氨水，同樣質(zhì)量的飽和蒸汽的潛熱大于氨水的潛熱，利用飽和蒸汽對氨水進行間接換熱，運行成本低。
氨水和壓縮空氣同時進入雙流體霧化噴槍3中進行霧化，根據(jù)氨水的用量，合理選擇噴槍的個數(shù)，單支氨水雙流體霧化噴槍3的流量控制在1-4L/min，氨水霧化后的液滴平均粒徑40-80μm，大大增加氨水換熱的表面積，氨水瞬間蒸發(fā)。
蒸發(fā)器4中未完全蒸發(fā)的氨水通過中間罐6后重新進入蒸發(fā)器4中進行循環(huán)蒸發(fā)，保證氨水的利用達到100％，無廢氨水排出。
蒸發(fā)器4的壓力控制在0.5MPa以下，當壓力超過0.5MPa時，頂部的安全閥8打開，提高了安全性，而且泄出的氨氣通過吸收罐7進行回收，同時進行二次蒸發(fā)，保證氨水的利用達到100％，無廢氨水排出。