一种氨水蒸发生产氨气的系统的制作方法
【专利摘要】一种氨水蒸发生产氨气的系统，它包括氨水蒸发器、氨水调节阀A1、蒸汽调节阀A2、氨气出口调节阀A3、汽水分离器、氨气出口压力变送器P、氨水温度计T、氨气出口流量计F、蒸汽疏水阀和氨水蒸发系统控制模块；氨水蒸发器设有7个接口与上述各元件相连：氨水蒸发系统控制模块则通过线缆分别与氨水调节阀A1、蒸汽调节阀A2、氨气出口调节阀A3、氨气出口压力变送器P、氨水温度计T和氨气出口流量计F连接，同时该氨水蒸发系统控制模块与SCR脱硝控制系统通过通讯电缆连接，从SCR脱硝控制系统获取SCR脱硝系统所需氨气流量。本实用新型系统结构简单可靠，控制灵活方便。
【专利说明】一种氨水蒸发生产氨气的系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种氨水蒸发生产氨气的系统，它适用于为烟气脱硝装置提供脱硝还原剂(氨气)的制备系统。属于环保【技术领域】的选择性催化还原(SCR)烟气脱硝技术。
【背景技术】
[0002]煤燃烧后产生的大气污染物主要有二氧化硫、氮氧化物、烟尘(可吸入颗粒物)和作为温室气体的二氧化碳。由于燃煤排放和机动车排放的原因，我国的氮氧化物的污染已
经非常严重。
[0003]近年来，随着环保要求的逐渐提高，为了降低排烟尾气中氮氧化物的排放量，许多行业(如电力、化工、钢铁、水泥、垃圾焚烧等)的锅炉和其他设备(如水泥窑、烧结机等)纷纷增设烟气脱硝装置。
[0004]目前选择性催化还原(SCR)烟气脱硝法，由于其效率高，性能稳定，广泛应用在国内外的工程中，成为排烟尾气脱除氮氧化物的主流技术。SCR脱硝系统是指在催化剂的作用下，通过向烟气中喷入氨气，将烟气中的氮氧化物还原成氮气和水，对环境不造成二次污染。为提供脱硝系统所需氨气，其来源共有液氨、氨水和尿素三种，氨水制备氨气的方法由于氨水来源广泛，价格便宜，物料危险性较液氨法安全，而投资成本和运行能耗又较尿素法低，因此具有广泛的应用前景。
[0005]传统的氨水制备氨气的方法是将氨水升温至130?150°C，从而将氨水中的氨气组分与水组分一同蒸发。这种系统由于蒸发了大量的对系统无用的水分，从而导致运行能耗非常高，经济性比较差；同时由于氨气中夹带了大量的水蒸气，需要严格控制氨气出口的温度，避免氨气结露，腐蚀后续管道及设备。
实用新型内容
[0006]1、目的:本实用新型的目的是提供一种氨水蒸发生产氨气的系统。氨水在氨水蒸发器中，通过蒸汽加热，升温至60?90°C，此时氨水中的水组分由于未达到沸点，蒸发量很少，而氨组分则会由于温度的升高，迅速地蒸发出来，并被送往选择性催化还原(SCR)烟气脱硝系统。蒸发后的稀氨水则通过一个汽水分离器，顶部的气体返回氨水蒸发器的气相，底部分离出的稀氨水则排出系统，可用于选择性非催化还原(SNCR)烟气脱硝系统，或者用于脱硫系统，无二次污染产生。
[0007]2、技术方案:为了达到上述发明目的，本实用新型的技术方案以如下方式实现:
[0008](I) 一种氨水蒸发生产氨气的系统，其特征在于，它包括氨水蒸发器、氨水调节阀Al、蒸汽调节阀A2、氨气出口调节阀A3、汽水分离器、氨气出口压力变送器P、氨水温度计T、氨气出口流量计F、蒸汽疏水阀和氨水蒸发系统控制模块，见图1。它们之间的位置连接关系是:氨水蒸发器设有7个接口:N1接口连接氨水进口管道，用于向氨水蒸汽器提供原料氨水，氨水进口管道上设有氨水调节阀Al ；N2接口连接蒸汽进口管道，用于向氨水蒸发器提供热源，蒸汽接口管道上设有蒸汽调节阀A2 ;N3接口连接氨气出口管道，用于向外输送氨气，氨气出口管道上设有氨气出口调节阀A3、氨气出口压力变送器P和氨气出口流量计F ；N4接口连接蒸汽出口管道，用于向外排出蒸汽疏水，蒸汽出口管道上设有蒸汽疏水阀；N5接口连接氨水温度计T，用于测量氨水蒸发器内氨水的温度；N6接口连接稀氨水出口管道，用于向外排放蒸发后的稀氨水，稀氨水出口管道上设有汽水分离器，汽水分离器顶部的气体通过N7接口返回氨水蒸发器的气相，底部的稀氨水则排出系统。N7接口位置高于氨水蒸发器的液位，连接氨水蒸发器的气相。
[0009]氨水蒸发系统控制模块则通过线缆分别与氨水调节阀Al、蒸汽调节阀A2、氨气出口调节阀A3、氨气出口压力变送器P、氨水温度计T和氨气出口流量计F连接。同时该氨水蒸发系统控制模块与SCR脱硝控制系统通过通讯电缆连接，从SCR脱硝控制系统获取SCR脱硝系统所需氨气流量。
[0010]该氨水蒸发器是立式换热器，热源采用过热蒸汽或者饱和蒸汽，内部设有列管式蒸汽加热管，蒸汽加热管的换热面积根据氨水蒸发器的出力确定；该氨水调节阀Al、蒸汽调节阀A2和氨气出口调节阀A3均为防爆型气动或电动调节阀；该汽水分离器是机械式气液分离器；氨气出口压力变送器P是防爆智能型压力变送器；该氨水温度计T是防爆型PT100型钼热电阻(双支铠装);该氨气出口流量计F是防爆型科氏力质量流量计；该蒸汽疏水阀是自由浮球式蒸汽疏水阀；氨水蒸发系统控制模块采用PLC或者DCS控制系统。
[0011](2)—种氨水蒸发生产氨气的控制方法，该方法具体控制方法为:
[0012]步骤一:通过调节氨水调节阀Al的开度，调整进入氨水蒸发器的氨水流量，从而控制氨气出口压力变送器P的示值稳定。如果氨气出口压力低于设定值，则增大氨水调节阀Al的开度，从而增加氨水的进入量；如果氨气出口压力高于设定值，则减小氨水调节阀Al的开度，从而减少氨水的进入量。
[0013]步骤二:通过调节蒸汽调节阀A2的开度，调整进入氨水蒸发器的蒸汽流量，从而控制氨水温度计T的示值稳定。如果氨水温度低于设定值，则增大蒸汽调节阀A2的开度，从而增加蒸汽的进入量；如果氨水温度高于设定值，则减小蒸汽调节阀A2的开度，从而减少蒸汽的进入量。
[0014]步骤三:氨气出口流量计F的设定值通过选择性催化还原(SCR)烟气脱硝控制系统获得。通过调节氨气出口调节阀A3的开度，获得选择性催化还原(SCR)烟气脱硝系统所需的氨气流量。如果氨气流量低于设定值，则增大氨气出口调节阀A3的开度，从而增加氨气流量；如果氨气流量高于设定值，则减小氨气出口调节阀A3的开度，从而减少氨气流量。
[0015]步骤四:氨水蒸发器的液位是通过N6接口控制的。N6接口位于氨水蒸发器的中部，当液位高于N6接口时，氨水通过溢流的方式经汽水分离器后排出，从而保持了氨水蒸发器内的液位稳定。
[0016]步骤五:蒸汽疏水的排放是蒸汽疏水阀自动实现的。通过蒸汽疏水阀，蒸汽冷凝水排出系统外，而蒸汽则继续留在氨水蒸发器内换热。
[0017]其中，上述控制方法中所述的氨气出口压力设定值为0.1?0.4MPa。
[0018]其中，上述控制方法中所述的氨水温度设定值为60?90°C。
[0019]其中，上述控制方法中所述的氨气流量设定值从SCR脱硝控制系统获取。
[0020]其中，上述控制方法中所述排出稀氨水的质量浓度为0.1?5%。
[0021]3、优点及功效:本实用新型系统结构简单可靠，控制灵活方便。由于在蒸发氨气的过程中，氨水温度保持在沸点以下，因此只有极少量的水蒸发出来，因此极大降低了系统的蒸汽耗量，从而极大降低了运行费用。同时由于氨气中的水蒸汽含量减少，因此极大降低了后续管道及设备中的露点腐蚀风险。本实用新型的副产物为稀氨水，质量浓度约为0.1?5%，可用于选择性非催化还原(SNCR)烟气脱硝系统，或者用于脱硫系统，因此无二次污染产生。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1为本实用新型系统结构示意图；
[0023]图中符号说明如下:
[0024]①、氨水蒸发器、氨水调节阀Al 、蒸汽调节阀A2 、氨气出口调节阀A3 ；⑤、汽水分离器、氨气出口压力变送器P 、氨水温度计T 、氨气出口流量计F ;⑨、蒸汽疏水阀；N1—N7接口为氨水蒸发器设的7个管道接口位置。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型做进一步说明。
[0026](I)参看图1，一种氨水蒸发生产氨气的系统，其特征在于，它包括氨水蒸发器①、氨水调节阀Al②、蒸汽调节阀A2③、氨气出口调节阀A3④、汽水分离器⑤、氨气出口压力变送器P⑥、氨水温度计T⑦、氨气出口流量计F⑧、蒸汽疏水阀⑨和氨水蒸发系统控制模块。它们之间的位置连接关系是:氨水蒸发器①设有7个接口:N1接口连接氨水进口管道，用于向氨水蒸汽器①提供原料氨水，氨水进口管道上设有氨水调节阀Al②；N2接口连接蒸汽进口管道，用于向氨水蒸发器①提供热源，蒸汽接口管道上设有蒸汽调节阀A2③；N3接口连接氨气出口管道，用于向外输送氨气，氨气出口管道上设有氨气出口调节阀A3④、氨气出口压力变送器P⑥和氨气出口流量计F⑧；N4接口连接蒸汽出口管道，用于向外排出蒸汽疏水，蒸汽出口管道上设有蒸汽疏水阀⑨；N5接口连接氨水温度计T⑦，用于测量氨水蒸发器①内氨水的温度；N6接口连接稀氨水出口管道，用于向外排放蒸发后的稀氨水，稀氨水出口管道上设有汽水分离器⑤，汽水分离器⑤顶部的气体通过N7接口返回氨水蒸发器①的气相，底部的稀氨水则排出系统。N7接口位置高于氨水蒸发器①的液位，连接氨水蒸发器①的气相。
[0027]氨水蒸发系统控制模块则通过线缆分别与氨水调节阀Al②、蒸汽调节阀A2②、氨气出口调节阀A3④、氨气出口压力变送器P⑥、氨水温度计T⑦和氨气出口流量计F⑧连接。同时氨水蒸发系统与SCR脱硝控制系统通过通讯电缆连接，从SCR脱硝控制系统获取SCR脱硝系统所需氨气流量。
[0028]该氨水蒸发器①是立式换热器，热源采用过热蒸汽或者饱和蒸汽，内部设有列管式蒸汽加热管，蒸汽加热管的换热面积根据氨水蒸发器的出力确定；该氨水调节阀Al②、蒸汽调节阀A2③和氨气出口调节阀A3④均为防爆型气动或电动调节阀；该汽水分离器⑤是机械式气液分离器；氨气出口压力变送器P⑥是防爆智能型压力变送器；该氨水温度计T⑦是防爆型PT100型钼热电阻(双支铠装);该氨气出口流量计F⑧是防爆型科氏力质量流量计；该蒸汽疏水阀⑨是自由浮球式蒸汽疏水阀；氨水蒸发系统控制模块采用PLC或者DCS控制系统。[0029](2) 一种氨水蒸发生产氨气的控制方法，该方法具体控制方法为:
[0030]a)通过调节氨水调节阀Al②的开度，调整进入氨水蒸发器①的氨水流量，从而控制氨气出口压力变送器P⑥的示值稳定。如果氨气出口压力低于设定值，则增大氨水调节阀Al②的开度，从而增加氨水的进入量；如果氨气出口压力高于设定值，则减小氨水调节阀Al②的开度，从而减少氨水的进入量。
[0031]b)通过调节蒸汽调节阀A2③的开度，调整进入氨水蒸发器①的蒸汽流量，从而控制氨水温度计T⑦的示值稳定。如果氨水温度低于设定值，则增大蒸汽调节阀A2③的开度，从而增加蒸汽的进入量；如果氨水温度高于设定值，则减小蒸汽调节阀A2③的开度，从而减少蒸汽的进入量。
[0032]c)氨气出口流量计F⑧的设定值来源于选择性催化还原(SCR)烟气脱硝控制系统。通过调节氨气出口调节阀A3④的开度，获得选择性催化还原(SCR)烟气脱硝系统所需的氨气流量。如果氨气流量低于设定值，则增大氨气出口调节阀A3④的开度，从而增加氨气流量；如果氨气流量高于设定值，则减小氨气出口调节阀A3④的开度,从而减少氨气流量。
[0033]d)氨水蒸发器①的液位是通过N6接口控制的。N6接口位于氨水蒸发器的中部，当液位高于N6接口时，氨水蒸发器①内部的稀氨水通过溢流的方式经汽水分离器⑤后排出，从而保持了氨水蒸发器①内的液位稳定。
[0034]e)蒸汽疏水的排放是蒸汽疏水阀⑨自动实现的。通过蒸汽疏水阀⑨，蒸汽冷凝水排出系统外，而蒸汽则继续留在氨水蒸发器①内换热。
[0035]其中，上述控制方法中所述的氨气出口压力设定值为0.1?0.4MPa。
[0036]其中，上述控制方法中所述的氨水温度设定值为60?90°C。
[0037]其中，上述控制方法中所述的氨气流量设定值从SCR脱硝控制系统获取。
[0038]其中，上述控制方法中所述排出稀氨水的质量浓度为0.1?5%。
【权利要求】
1.一种氨水蒸发生产氨气的系统，其特征在于:它包括氨水蒸发器、氨水调节阀Al、蒸汽调节阀A2、氨气出口调节阀A3、汽水分离器、氨气出口压力变送器P、氨水温度计T、氨气出口流量计F、蒸汽疏水阀和氨水蒸发系统控制模块；氨水蒸发器设有7个接口:N1接口连接氨水进口管道，氨水进口管道上设有氨水调节阀Al ；N2接口连接蒸汽进口管道，蒸汽接口管道上设有蒸汽调节阀A2 ;N3接口连接氨气出口管道，氨气出口管道上设有氨气出口调节阀A3、氨气出口压力变送器P和氨气出口流量计F ；N4接口连接蒸汽出口管道，蒸汽出口管道上设有蒸汽疏水阀；N5接口连接氨水温度计T，测量氨水蒸发器内氨水的温度；N6接口连接稀氨水出口管道，稀氨水出口管道上设有汽水分离器，汽水分离器顶部的气体通过N7接口返回氨水蒸发器的气相，底部的稀氨水则排出系统，N7接口位置高于氨水蒸发器的液位，连接氨水蒸发器的气相； 氨水蒸发系统控制模块则通过线缆分别与氨水调节阀Al、蒸汽调节阀A2、氨气出口调节阀A3、氨气出口压力变送器P、氨水温度计T和氨气出口流量计F连接，同时该氨水蒸发系统控制模块与SCR脱硝控制系统通过通讯电缆连接，从SCR脱硝控制系统获取SCR脱硝系统所需氨气流量； 该氨水蒸发器是立式换热器，热源采用过热蒸汽或者饱和蒸汽，内部设有列管式蒸汽加热管，蒸汽加热管的换热面积根据氨水蒸发器的出力确定；该氨水调节阀Al、蒸汽调节阀A2和氨气出口调节阀A3均为防爆型气动或电动调节阀；该汽水分离器是机械式气液分离器；氨气出口压力变送器P是防爆智能型压力变送器；该氨水温度计T是防爆型PTlOO型钼热电阻；该氨气出口流量计F是防爆型科氏力质量流量计；该蒸汽疏水阀是自由浮球式蒸汽疏水阀；该氨水蒸发系统控制模块采用PLC或者DCS控制系统。
【文档编号】C01C1/10GK203715292SQ201420111107
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年3月12日 优先权日:2014年3月12日
【发明者】徐佩, 肖海涛, 杨强义, 刘艳婷, 杨小虎, 郭一龙 申请人:北京博智伟德环保科技有限公司