一种尿素溶解装置及溶解储存一体化系统的制作方法

本发明涉及一种尿素溶解装置及溶解储存一体化系统，属于烟气脱硝还原剂系统技术领域。

背景技术：

在对烟气进行脱硝处理的系统中，氨为常用的还原剂，且对烟气中一氧化氮的脱除效率最高。系统中采用的氨通常由尿素水解/热解后得到，尿素水解/热解过程中采用的尿素溶液一般由干尿素和水在一定热量作用下配制而成。尿素溶液的传统配料方法主要包括以下几个步骤：

步骤一：在溶解罐中加入除盐水至目标水位，并对除盐水进行加热，加水及加热过程耗时约1-2小时；

步骤二：用斗提机将干尿素提升后倒入溶解罐中，同时启动搅拌器及溶解泵，通过溶解泵的自循环通道和循环管使罐内溶液实现自循环，当循环管上的密度计显示达到目标密度后，停止投料，投料及循环搅拌过程耗时约1-2小时；

步骤三：切换溶解泵后通道至储存罐，将尿素溶液送入储存罐，输送过程耗时约1-2小时。

由于上述配料的周期较长，溶解罐的体积设计的也很大，通常按照24h的尿素溶液需求量设计，同时需要配套与溶解罐相应的搅拌器减速机、循环及输送管路和相应循环泵，并建设相应的混凝土基础，系统繁杂，运输安装极不方便，导致装置设备的布置受限，且设备的占地投资运行成本较高。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种尿素溶解装置及溶解储存一体化系统。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种尿素溶解装置，包括溶解罐，所述溶解罐内固定连接有分隔板，所述分隔板将溶解罐分为相互独立的气体层和水浴层，所述气体层上开设有出气口，所述水浴层内固定连接有加热管，所述水浴层的侧壁上固定连接有进水管和出水管。所述溶解罐内固定连接有混合室，所述分隔板上开设有与混合室外周相配合的开口，所述混合室朝向气体层的一侧固定连接有通气壁，所述通气壁上开设有供气体排出的通孔，所述通气壁位于气体层内。所述溶解罐内固定连接有进料管，所述进料管贯穿气体层，所述进料管的一端与溶解罐外连通，另一端与混合室连通，所述进料管朝向溶解罐外的一端固定连接有尿素定量进料组件和定量进水组件。所述混合室远离进料管的一端固定连接有溶解弯管，所述溶解弯管远离混合室的一端固定连接有出料室，所述出料室上固定连接有通气管和出料管，所述通气管远离出料室的一端与气体层连通，所述出料管远离出料室的一端与溶解罐外连通。

通过在溶解罐内设置相互独立、互不相通的气体层和水浴层，用于对尿素和水进行混合、溶解的混合室、溶解弯管均位于水浴层内，用于排出气体通气壁则位于气体层内。在进料时，固体物料由尿素定量进料组件通过气力输送向进料管传输，水或蒸汽则由定量进水组件向进料管传输，这里采用的水或蒸汽具有较高温度，尿素和水在混合室内快速接触溶解，然后进入溶解弯管中，少量未溶解的尿素颗粒在溶解弯管外周的水浴加热作用下溶解，形成一定浓度的尿素溶液进入出料室内，由出料管离开溶解罐流向下一单元。用于输送尿素的气体从通气壁进入气体层，溶解后的尿素溶液中存在的少量气体或水蒸气可从出料室上的通气管进入气体层，然后从气体层上的出气口离开溶解罐。这样将传统的体积庞大的溶解容器缩减为由进料管、混合室、溶解弯管、出料室和出料管组成的内管程，有利于节约设备的体积，在其外周设置气体层和水浴层的辅助设施，促进尿素颗粒的溶解，省去了相应的搅拌器减速机等设备，有利于简化设备结构。溶解罐中与尿素及尿素溶液直接接触仅为进料管、混合室、溶解弯管、出料室和出料管，溶解罐的气体层和水浴层均不与尿素及尿素溶液直接接触，可采用等级较低的材料制作，有利于降低设备成本。

进一步的，所述气体层的出气口处固定连接有抽风机。利用抽风机抽取气体层中的气体，加快气体层中气体的排出。

进一步的，所述水浴层的侧壁固定连接有温度检测装置和液位检测装置，在所述水浴层的侧壁靠近气体层的位置固定连接有溢流管和排气管。利用温度检测装置和液位检测装置对水浴层内的温度和液位进行监测，以便于工作人员控制加热管调整水浴层的水温、控制进水管调整水浴层的水位，当水浴层内水位高度超出溢流管的管口时，水浴层内的水直接由溢流管排出。

进一步的，所述混合室的上沿与分隔板齐平，所述通气壁的下沿与混合室的上沿固定连接，且所述通气壁的下沿高于进料管的下沿，所述气体层内固定连接有水冲洗管。进料管的下端低于通气壁的下沿，这样从进料管进入混合室内的尿素颗粒在重力作用下与气体分离，气体向上从通气壁上的通孔进入气体层，尿素颗粒则在下落过程中与水或蒸汽混合、溶解。当气体层中积液时，积液可通过通气壁上的通孔流入混合室内，或气体层内需要清理时，利用水冲洗管向气体层内冲水，冲洗后的水也从通气壁上的通孔流入混合室内。

进一步的，所述尿素定量进料组件包括料斗，所述料斗的出口侧固定连接有旋转给料机，所述旋转给料机远离料斗的一侧固定连接有气固混合器，所述气固混合器上固定连接有气源和输料管，所述气源和输料管位于气固混合器相对的两侧，所述输料管远离气固混合器的一端与进料管连通，所述输料管上设置有预留接口。

向料斗内倒入干尿素，尿素沿旋转给料机进入气固混合器内，在确保料斗内物料充足的前提下，能够使每小时落入旋转给料机中的干尿素都是等量的，再根据旋转给料机的转速，能够测算出固体进料组件每小时输送的干尿素的重量，实现对干尿素的定量进料和输送。

进一步的，所述定量进水组件包括水源和输水管，所述输水管上固定连接有流量计和调节阀，所述输水管远离水源的一端与进料管连通。根据所需尿素溶液的浓度，计算出需要通入的水与尿素的比例，再结合尿素的输送量，利用流量计监测水或蒸汽的通入量，调节阀控制水或蒸汽的通入量，使水或蒸汽与尿素实现同比例进料。

进一步的，所述水浴层的进水管和气体层的水冲洗管均与水源固定连接。

本发明的另一个目的为提供一种尿素溶解储存一体化系统，包括如前所述的尿素溶解装置，还包括储存罐，所述储存罐内固定连接有加热补温管，所述出料管远离出料室的一端与储存罐连通，所述储存罐上固定连接有出液管。由尿素溶解装置中制备的尿素溶液沿出料管流入储存罐内，采用加热补温管对尿素溶液进行加热保温，保持尿素溶液的溶解状态，方便随时取用。

进一步的，所述储存罐的侧壁固定连接有温度测量装置、液位测量装置和密度测量装置，所述储存罐的侧壁靠近顶部的位置固定连接有溢液管，所述出液罐的底部固定连接有排污管。利用温度测量装置、液位测量装置和密度测量装置对储存罐内的尿素溶液进行实时监测，及时控制加热补温管对储存罐内的温度进行调节，当储存罐内的尿素溶液达到较高液位时，停止尿素溶解装置的运行，不再继续配制尿素溶液。

进一步的，所述储存罐的水平高度低于溶解罐，所述溶解罐位于储存罐的顶部。这样溶解罐内配制好的尿素溶液在重力作用下自流入储存罐内，省去了传输尿素溶液的传输泵等设备。

本发明的有益效果是：

1）通过向进料管内同步输送尿素和水或蒸汽，尿素和水或蒸汽在混合室和溶解弯管内混合、溶解，然后从出料室的出料管流出，完成对尿素溶液的配制，将传统配料方法中的几个过程改为同步进行，大大缩短了配制过程的耗时，有利于提高配料效率。

2）将传统的、体积庞大的溶解容器缩减为混合室、溶解弯管和出料室，大大减小了设备体积，外周的气体层和水浴层为辅助溶解设置，几乎不与尿素直接接触，其材质可选择等级相对较低的材料，有利于降低设备成本。

3）本发明的溶解罐上无需设置搅拌器减速机设备，省去了土建混凝土基础部分，溶解装置小巧轻便，能够与储存罐整体撬装化，进一步简化溶解储存系统的结构和管网仪表系统，有利于节约了设备投资运行成本。

附图说明

图1为本发明实施例一的内部结构示意图。

图2为本发明实施例二的内部结构示意图。

图3为本发明实施例二的外部结构示意图。

图中，1、溶解罐；11、分隔板；12、气体层；121、出气口；122、抽风机；123、水冲洗管；13、水浴层；131、加热管；132、进水管；133、出水管；134、温度检测装置；135、液位检测装置；136、溢流管；137、排气管；14、混合室；15、通气壁；16、进料管；17、溶解弯管；18、出料室；181、通气管；182、出料管；2、料斗；21、旋转给料机；22、气固混合器；23、气源；24、输料管；3、水源；31、输水管；32、流量计；33、调节阀；4、储存罐；41、加热补温管；42、出液管；43、温度测量装置；44、液位测量装置；45、密度测量装置；46、溢液管；47、排污管。

具体实施方式

下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1和图3所示，本实施例提供一种尿素溶解装置，包括溶解罐1，在溶解罐1内固定连接有沿水平方向延伸的分隔板11，分隔板11将溶解罐1分为相互独立的气体层12和水浴层13，气体层12位于分隔板11上方，水浴层13位于分隔板11下方。在气体层12上开设有出气口121，出气口121位于溶解罐1的顶部，在出气口121处固定连接有抽风机122，抽风机122及时将气体层12内的气体从出气口121处抽出。在水浴层13内固定连接有加热管131，这里的加热管131可以是电加热，也可以是向管内通入蒸汽加热，只要能实现对水的加热即可，本实施例采用的加热管131为电加热。在水浴层13的侧壁上固定连接有进水管132和出水管133，在配制尿素溶液前，通过进水管132向水浴层13内加入水，利用加热管131对水浴层13内的水进行加热。在水浴层13的侧壁还固定连接有温度检测装置134和液位检测装置135，方便工作人员对水浴层13内的水温和水位高度进行实时监控，便于及时调整加热管131的启闭或补水，在水浴层13的侧壁靠近气体层12的位置固定连接有溢流管136和排气管137，当水浴层13内的水位过高时，可从溢流管136流出水浴层13，水浴层13中产生的气体则从排气管137排出，避免水浴层13中压力过大。

如图1所示，在溶解罐1内固定连接有混合室14，分隔板11上开设有与混合室14外周相配合的开口，混合室14的上端固定连接在开口处，在混合室14上方固定连接有通气壁15，通气壁15位于气体层12内，在通气壁15上开设有供气体排出的通孔，气体层12内还固定连接有水冲洗管123，气体层12内的积液或冲洗水可沿通孔流入混合室14内，水浴层13的进水管132和气体层12的水冲洗管123均与水源3固定连接。溶解罐1内还固定连接有进料管16，进料管16的上端与溶解罐1外连通，下端伸入混合室14内，且进料管16的下端的水平高度低于通气壁15的下沿，方便气力输送的物料与输送的气体之间实现分离，减少物料随气体从气体层12的出气口121处离开。

进料管16的上端固定连接有尿素定量进料组件和定量进水组件，进料管16上可安装有压力测量装置，尿素定量进料组件用于向进料管16内定量输送干尿素，定量进水组件用于向进料管16内定量输送水或蒸汽。本实施例的尿素定量组件包括料斗2，料斗2的下方固定连接有旋转给料机21，旋转给料机21的下方固定连接有气固混合器22，气固混合器22上固定连接有气源23和输料管24，这里的气源23可以是空压机或鼓风机，本实施例采用空压机，料斗2中的物料通过旋转给料机21落入气固混合器22后，来自气源23的压缩空气进入气固混合器22中与物料混合，混合后的压缩空气携物料沿输料管24进入进料管16内。输料管24上设置有预留接口，在采用带有气力输送装置的压力罐的罐车作为运送干尿素的运输车时，可将运输车的卸货管直接与预留接口连接，直接由运料罐车上料，运料罐车内装运的无包装的纯尿素颗粒沿输料管24进入进料管16内配制尿素溶液，方便省力。物料在重力作用下沿进料管16落入混合室14内，输送物料的空气则向上通过通气壁15进入气体层12，在抽风机122的作用下从出气口121处离开，实现气固分离。本实施例的定量进水组件包括水源3和输水管31，输水管31上固定连接有流量计32和调节阀33，输水管31的右端与输料管24连通。

如图1所示，混合室14的下端固定连接有溶解弯管17，溶解弯管17的另一端连接有出料室18，即溶解弯管17连接于混合室14与出料室18之间，尿素与水或蒸汽在混合室14内进行了初步的混合与溶解后，流入溶解弯管17中，在溶解弯管17外周的水浴加热作用下，使未溶解的尿素颗粒溶解在水中，形成尿素溶液。在出料室18上固定连接有通气管181和出料管182，出料管182上可连接有温度传感器，便于监控出液的温度。通气管181位于出料室18的上方，并与气体层12连通，使尿素溶液中含有的气体从通气管181进入气体层12，并沿出气口121排出。配制好的尿素溶液则从出料管182流出，流向溶解罐1外的下一单元。

本发明在使用时，先向水浴层13内加水并加热，待水浴层13内的水温升高到60℃后，开始向料斗2内加料，物料经旋转给料机21进入气固混合器22内，被来自气源23的压缩空气沿输料管24送入进料管16内。在料斗2内物料充足的情况下，旋转给料机21每旋转一圈所输送的物料是等量的，结合旋转给料机21的转速，计算出物料的上料量，再根据所需尿素溶液的浓度，控制输水管31上的调节阀33，使水与物料按比例同步输送至进料管16内。尿素在重力作用下落入混合室14内，与输水管31送来的较高温度的疏水（约120℃）混合、溶解，疏水既作为水源也作为热源，在与尿素颗粒接触的瞬间使尿素快速溶解，输送尿素的空气则向上从通气壁15进入气体层12，在抽风机122的作用下从出气口121处抽离。初步溶解的尿素溶液进入溶解弯管17内，在水浴加热作用下，少量未溶解的尿素颗粒也慢慢溶解，形成所需浓度的尿素溶液进入出料室18内，沿出料管182流向下一单元。

实施例二

如图2和图3所示，本实施例提供一种尿素溶解储存一体化系统，包括实施例一的尿素溶解装置，还包括储存罐4，储存罐4位于溶解罐1的下方，通过出料管182与出料室18连通，即出料管182连接在出料室18与储存罐4之间，溶解罐1内配制好的尿素溶液在重力作用下自流入储存罐4内，无需额外的传输设备。在储存罐4内固定连接有加热补温管41，对储存罐4内的尿素溶液进行加热，使其保持溶解状态。在储存罐4上固定连接有出液管42，储液罐内的尿素溶液通过出液管42流向下一单元。在储存罐4的侧壁上还固定连接有温度测量装置43、液位测量装置44和密度测量装置45，便于实时监测储存罐4内尿素溶液的温度、液位和浓度，并及时控制加热补温管41对尿素溶液的温度进行调节。当储存罐4内的尿素溶液达到较高液位时，停止尿素溶解装置的运行，避免储存罐4内的尿素溶液满溢。同时，在储存罐4的侧壁靠近顶部的位置固定连接有溢液管46，储存罐4内的尿素溶液过多时可从溢液管46流出，在储存罐4的底部还固定连接有排污管47，溢液管46可以与排污管47连通，即溢液管46的上端与储存罐4连通，下端与排污管47连通。

本实施例在使用时，先向水浴层13内加入常温除盐水并加热，待水浴层13内的水温升高到80℃后，开始向料斗2内加料，物料经旋转给料机21进入气固混合器22内，被来自气源23的压缩空气沿输料管24送入进料管16内。在料斗2内物料充足的情况下，旋转给料机21每旋转一圈所输送的物料是等量的，结合旋转给料机21的转速，计算出物料的上料量，再根据所需尿素溶液的浓度，控制输水管31上的调节阀33，使蒸汽与物料按比例同步输送至进料管16内。尿素在重力作用下落入混合室14内，与输水管31送来的低压蒸汽（约0.1mpa，120℃）混合、溶解，蒸汽既作为水源也作为热源，在与尿素颗粒接触的瞬间使尿素快速溶解，输送尿素的空气则向上从通气壁15进入气体层12。初步溶解的尿素溶液进入溶解弯管17内，在水浴加热作用下，少量未溶解的尿素颗粒也慢慢溶解，形成所需浓度的尿素溶液进入出料室18内，沿出料管182流向储存罐4内，利用温度测量装置43监测储存罐4内尿素溶液的温度，及时控制加热补温管41对尿素溶液进行加热，在储液罐内液位达到高值后，尿素溶解装置停止运行。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。