本发明属于环保技术领域，特别是涉及一种水泥厂SCR脱硝用氨水制备氨气系统及其方法。
背景技术：
目前，《水泥工业大气污染物排放标准》GB4915-2013规定一般地区的氮氧化物的排放值控制在400mg/m3以下，重点地区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，那么在这个排放要求下，，就需要采用脱硝效率更高的选择性催化还原SCR脱硝技术，到目前为止，所有的水泥厂基本都全部配备选择性非催化SNCR脱硝系统，也都有氨水等还原剂，如果使用SCR脱硝系统，那么完全可以使用SNCR脱硝系统的氨水作为还原剂，无需另外增加一套还原剂储存系统。
氨水制备氨气的技术主要有：第一种是蒸氨塔，由于蒸氨塔结构很复杂，塔体庞大，而水泥厂SCR脱硝还原剂用量较少，而且造价昂贵。第二种是采用热烟气进行直接加热氨水，热烟气中粉尘浓度很大，采用热烟气直接加热氨水，会导致氨水喷枪，阀门堵塞等问题，使用寿命短，运转率低，需要经常清理维护。第三种是采用热烟气进行间接加热氨水，热烟气间接加热氨水，首先氨水蒸发需要大量的热量，因此加热氨水需要较大量的热烟气，造成换热器偏大，同时也存在粉尘对换热器的磨损，使用寿命不高，造价昂贵等技术问题。
技术实现要素：
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种水泥厂SCR脱硝用氨水制备氨气系统及其方法。
本发明根据绝大多数水泥厂均有余热锅炉的饱和蒸汽，通过饱和蒸汽作为加热介质， 对氨水进行间接换热，利用饱和蒸汽的汽化潜热对氨水进行加热，由于同等质量的氨水的蒸发潜热是小于同等质量的水的蒸发潜热的，同样的压力的情况下氨水的泡点温低于水的沸点。因此使用饱和蒸汽的潜热对氨水进行加热是完全可行，而且饱和蒸汽的用量小，运行成本低。同时利用雾化喷枪将氨水进行雾化，雾化后的氨水小液滴增加换热面积，氨水蒸发速率大大提高。
本发明15-30％浓度的氨水从水泥厂现有的SNCR罐区经过氨水输送泵输送至数支双流体雾化喷枪，氨水被双流体雾化喷枪雾化成平均粒径40-80μm的小液滴，进入到氨水蒸发器后，蒸发器中有换热管道，来自水泥厂的0.4-0.6MPa的不低于150℃的饱和蒸汽进入换热管道中，与雾化的氨水进行间接换热，由于15-30％浓度的氨水的泡点温度低于100℃，因此被瞬间蒸发，蒸发后的氨-水蒸气混合气体用于水泥厂选型催化还原SCR脱硝系统，少量的没有蒸发的氨水通过蒸发器底部的出口出来后进入氨水中间罐，中间罐管道连接在氨水输送泵入口处，可将中间罐的氨水重新打入双流体雾化喷枪进入蒸发器中进行循环蒸发。
本发明的目的之一是提供一种具有结构简单、性能可靠、控制准确、灵活方便、安全可靠、使用寿命长、运行成本低、蒸发效率高等特点的水泥厂SCR脱硝用氨水制备氨气系统。
本发明水泥厂SCR脱硝用氨水制备氨气系统所采取的技术方案是：
一种水泥厂SCR脱硝用氨水制备氨气系统，其特点是：氨水制备氨气系统包括氨水输送泵、蒸发器、双流体雾化喷枪、氨气出口阀、中间罐、氨气吸收罐、压缩空气进口阀；氨水输送泵和压缩空气进口阀经管道连通双流体雾化喷枪，双流体雾化喷枪安装在蒸发器上进行雾化，蒸发器下部由管道连通中间罐，上部由蒸发器安全阀连通氨气吸收罐，蒸发器连通氨气出口阀。
本发明水泥厂SCR脱硝用氨水制备氨气系统还可以采用如下技术方案：
所述的水泥厂SCR脱硝用氨水制备氨气系统，其特点是：蒸发器内设有螺旋状换热管，饱和蒸汽进口阀由管道连通换热管，双流体雾化喷枪喷头面向换热管外侧的蒸发器 空腔。
所述的水泥厂SCR脱硝用氨水制备氨气系统，其特点是：中间罐由阀和管道连通氨水输送泵入口。
所述的水泥厂SCR脱硝用氨水制备氨气系统，其特点是：氨气吸收罐由阀分别连通自来水和氨水输送泵入口。
本发明的目的之二是提供一种具有工艺简单、控制准确、灵活方便、安全可靠、运行成本低、蒸发效率高等特点的水泥厂SCR脱硝用氨水制备氨气的方法。
本发明水泥厂SCR脱硝用氨水制备氨气的方法所采取的技术方案是：
一种水泥厂SCR脱硝用氨水制备氨气的方法，其特点是：氨水制备氨气过程包括氨水经过氨水输送泵进入氨水-压缩空气双流体雾化喷枪进行雾化，雾化后的微米级粒径的液滴进入蒸发器，雾化后的氨水与饱和蒸汽在蒸发器中进行间接换热，利用饱和蒸汽的潜热将氨水蒸发，蒸发后的氨-水蒸汽混合气去往水泥厂SCR脱硝系统。
本发明水泥厂SCR脱硝用氨水制备氨气的方法还可以采用如下技术方案：
所述的水泥厂SCR脱硝用氨水制备氨气的方法，其特点是：蒸发器内未蒸发的氨水回流入中间罐，通过氨水输送泵再次进入蒸发器中进行循环蒸发。
所述的水泥厂SCR脱硝用氨水制备氨气的方法，其特点是：蒸发器装有安全阀，超过蒸发器压力的氨-水蒸汽经过安全阀进入氨气吸收罐，用水进行氨气吸收，吸收后的氨水通过氨水输送泵再次进入蒸发器中进行循环蒸发。
所述的水泥厂SCR脱硝用氨水制备氨气的方法，其特点是：双流体雾化喷枪入口氨水和压缩空气的压力为0.2-0.4MPa，单支双流体雾化喷枪的流量为1-4L/min，双流体雾化喷枪雾化成平均粒径为40-80μm的液滴。
所述的水泥厂SCR脱硝用氨水制备氨气的方法，其特点是：饱和蒸汽的压力为0.4-0.6MPa，温度不低于150℃。
所述的水泥厂SCR脱硝用氨水制备氨气的方法，其特点是：蒸发器的工作压力为0.1-0.4MPa，高限压力为0.5MPa，超过0.5MPa蒸发器顶部的安全阀打开，氨气进入氨气吸收罐进行氨气吸收。
本发明具有的优点和积极效果是：
水泥厂SCR脱硝用氨水制备氨气系统及其方法由于采用了本发明全新的技术方案， 与现有技术相比，本发明系统结构简单可靠，控制灵活方便。由于系统采用水泥厂内的饱和蒸汽作为热源，热源使用方便，同时饱和蒸汽具有较大的潜热，在蒸汽冷凝成水时产生大量的热量，而氨水的泡点温度低于水的沸点，因此蒸发所需的温度低于100℃，需要的饱和蒸汽量小。氨水经过双流体雾化喷枪进行雾化后，液滴粒径为微米级别，增加了氨水的换热面积，大大提高了氨水的蒸发速率。同时该系统对未蒸发的剩余的氨水进行循环蒸发，保证了氨水的利用率。在氨水蒸发器上配置安全阀，保证整个系统的安全无污染。
附图说明
图1是本发明水泥厂SCR脱硝用氨水制备氨气系统结构示意图。
图中，1氨水输送泵；2饱和蒸汽进口阀门；3双流体雾化喷枪；4蒸发器；5压缩空气进口阀门；6中间罐；7氨气吸收罐；8安全阀；9换热片；10氨气流量计；11氨气调节阀；12氨气吸收槽出口阀门。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
参阅附图1。
实施例1
一种水泥厂SCR脱硝用氨水制备氨气系统，包括：氨水输送泵，蒸发器，饱和蒸汽进口阀，换热管，双流体雾化喷枪，氨气出口阀，氨气出口流量计，中间罐，氨气吸收罐，压缩空气进口阀等。氨水输送泵和压缩空气进口阀经管道连通双流体雾化喷枪，双流体雾化喷枪安装在蒸发器上进行雾化，蒸发器内设有螺旋状换热管，饱和蒸汽进口阀由管道连通换热管，双流体雾化喷枪喷头面向换热管外侧的蒸发器空腔。蒸发器下部由管道连通中间罐，中间罐由阀和管道连通氨水输送泵入口。未完全蒸发的氨水经过中间 罐，然后通过氨水输送泵再次进入蒸发器中进行循环蒸发，保证氨水全部利用，无废氨水排出。上部由蒸发器安全阀连通氨气吸收罐，氨气吸收罐由阀分别连通自来水和氨水输送泵入口。超过蒸发器压力的氨气经过安全阀进入氨气吸收槽中，保证系统的安全和防止了氨气在大气中的排放。蒸发器连通氨气出口阀，氨气出口阀装有氨气出口流量计，经管道连通水泥厂SCR脱硝系统。
实施例2
一种水泥厂SCR脱硝用氨水制备氨气的方法，氨水制备氨气过程包括氨水经过氨水输送泵进入氨水-压缩空气双流体雾化喷枪进行雾化，雾化后的微米级粒径的液滴进入蒸发器，雾化后的氨水与饱和蒸汽在蒸发器中进行间接换热，利用饱和蒸汽的潜热将氨水蒸发，蒸发后的氨-水蒸汽混合气去往水泥厂SCR脱硝系统。
蒸发器内未蒸发的氨水回流入中间罐，通过氨水输送泵再次进入蒸发器中进行循环蒸发。蒸发器装有安全阀，超过蒸发器压力的氨-水蒸汽经过安全阀进入氨气吸收罐，用水进行氨气吸收，吸收后的氨水通过氨水输送泵再次进入蒸发器中进行循环蒸发。
双流体雾化喷枪入口氨水和压缩空气的压力为0.2-0.4MPa，单支双流体雾化喷枪的流量为1-4L/min，双流体雾化喷枪雾化成平均粒径为40-80μm的液滴。饱和蒸汽的压力为0.4-0.6MPa，温度不低于150℃。蒸发器的工作压力为0.1-0.4MPa，高限压力为0.5MPa，超过0.5MPa蒸发器顶部的安全阀打开，氨气进入氨气吸收罐进行氨气吸收，保证系统的安全和防止了氨气在大气中的排放。
本实施例的具体实施过程：
来自水泥厂SNCR系统的还原剂氨水经过氨水输送泵1输送到双流体雾化喷枪3中，双流体雾化喷枪3的双流体是采用压缩空气和氨水，压缩空气来自水泥生产线的压缩空气，压缩空气通过压缩空气进口阀门5控制开关。压缩空气管道同样连接在双流体雾化喷枪3上。
来自水泥厂余热锅炉的饱和蒸汽通过饱和蒸汽进口阀门2进行开关，饱和蒸汽连接在蒸发器4上，在蒸发器中4中，饱和蒸汽进入换热片9中与雾化后的氨水进行间接换 热，饱和蒸汽冷凝成水后回到余热锅炉中。
氨水经过双流体雾化喷枪3雾化成小液滴后与换热片中饱和蒸汽进行换热，大量的氨水得以蒸发，蒸发后的氨-水蒸汽混合气体去往水泥厂SCR脱硝系统，混合气体的流量可以通过氨气调节阀11控制和氨水输送泵1进行控制。
在蒸发器4中剩余未蒸发的氨水经过蒸发器底部的出口进入到中间罐6中，中间罐6与氨水输送泵1连接，可将中间罐6中的氨水通过氨水输送泵1继续输送至双流体雾化喷枪3中，然后进入蒸发器4中进行循环蒸发。
蒸发器4顶部设置有安全阀8，当蒸发器内部气体压力超限时，安全阀自动打开，大量的氨气进入到氨气吸收罐7中，氨气吸收罐装有来自厂区的自来水，氨气溶解自来水后形成氨水，可定期打开氨气吸收罐7连通的氨气吸收槽出口阀门12，将吸收后形成的氨水定期重新进行蒸发。
需要的饱和蒸汽的压力0.4-0.6MPa，温度不低于150℃，饱和蒸汽量约为1.1kg饱和蒸汽/1kg氨水，同样质量的饱和蒸汽的潜热大于氨水的潜热，利用饱和蒸汽对氨水进行间接换热，运行成本低。
氨水和压缩空气同时进入双流体雾化喷枪3中进行雾化，根据氨水的用量，合理选择喷枪的个数，单支氨水双流体雾化喷枪3的流量控制在1-4L/min，氨水雾化后的液滴平均粒径40-80μm，大大增加氨水换热的表面积，氨水瞬间蒸发。
蒸发器4中未完全蒸发的氨水通过中间罐6后重新进入蒸发器4中进行循环蒸发，保证氨水的利用达到100％，无废氨水排出。
蒸发器4的压力控制在0.5MPa以下，当压力超过0.5MPa时，顶部的安全阀8打开，提高了安全性，而且泄出的氨气通过吸收罐7进行回收，同时进行二次蒸发，保证氨水的利用达到100％，无废氨水排出。