一种液氨直接制氨水无换热节能制备装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种液氨直接制氨水无换热节能制备装置和方法，是一种化工原料的制备装置和方法，是一种环保设备的辅助装置和方法，是一种用于制备脱硝还原剂氨水的装置和方法。
【背景技术】
[0002]氮氧化物(NOx)是化石燃料与空气在高温燃烧时产生的，NOx是电厂对环境的最大污染源之一。作为电厂环保的一种技术设备投入，脱硝过程能够消减氮化合物，直接减少氮氧化物对环境的污染。现有SNCR (无催化剂脱硝工艺)脱硝系统使用浓度为5%的氨水作为脱硝还原剂，能够起到很好的环保效果。常规的氨水产品是浓度为20%的氨水。因此，在使用前需要将浓度为20%的氨水制备为浓度为5%的氨水。现有的常规氨水制备装置，其制备后的氨水是用于其他目的的，浓度较高，不适应SNCR系统使用，如果直接使用会造成氨水的浪费，如果后续再加装氨水稀释装置，使整个系统更加复杂。同时常规氨水制备系统氨水浓度不稳定，造成后续的氨水流量统计偏差大。而且，常规氨水制备装置在氨水配置过程中释放出大量热量，存在安全隐患，需要使用大量循环冷却水进行冷却，造成大量能量浪费。
【发明内容】
[0003]为了克服现有技术的问题，本发明提出了一种液氨直接制氨水无换热节能制备装置和方法。所述的装置和方法所配置的氨水可以一次达到5%的浓度，并且无需大量冷却水以吸收制备过程中的热量。
[0004]本发明的目的是这样实现的:一种液氨直接制氨水无换热节能制备装置，包括:圆柱形的反应罐，所述的反应罐的底部设有进水口，所述的反应罐的顶部设置稀氨水出口，所述的反应罐的中上部设置多个液氨入口，各个所述的液氨入口与各自的盘管连接，各个所述的盘管交错安装，并向所述反应罐的中下部延伸，所述盘管分别与各自的分布器连接。
[0005]进一步的，所述的反应罐的下半部分设置两道阻挡网，所述的两道阻挡网之间装填填料，所述的填料包围各个所述的分布器。
[0006]进一步的，所述的盘管呈之字形弯曲。
[0007]进一步的，所述的液氨入口为3个。
[0008]进一步的，所述的分布器为端部封闭的圆形管，所述的圆形管的外圆面和端面分布多个通孔。
[0009]—种上所述装置的液氨直接制氨水无换热节能制备方法，所述方法的步骤如下: 通过进水口向反应罐中注水稀释水，稀释水从反应罐的底部向上运动；
在进水口注入稀释水的同时，通过各个液氨入口注入液氨；
液氨通过盘管汽化，形成氨气液，液氨汽化时吸收盘管上的热量；
氨气液通过分布器与稀释水混合，形成稀氨水，混合的同时放热； 稀氨水携带热量继续上升，通过盘管时将热量传给盘管，补充由于液氨汽化时所吸收的热量；
经过盘管冷却的稀氨水从反应罐顶部的稀氨水出口输出。
[0010]本发明产生的有益效果是:本发明利用稀释的氨水在稀释反应过程中所产生的热量加热盘管，使盘管中的液氨膨胀并吸收热量，这样既降低了液氨稀释反应时所生成的热量，又使液氨在稀释前膨胀，即可以增加液氨喷射进入稀释水中的压力，又可以使液氨的体积增加，两者都有利于液氨与稀释水的充分混合，提高液氨稀释的速度。本发明充分利用了液氨稀释时产生的废热，即提高了液氨稀释的效率，又避免使用更多的能源去降低稀释氨水的温度，降低了能耗，节约了大量的能源。
【附图说明】
[0011]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0012]图1是本发明的实施例一所述装置的结构示意图；
图2是本发明的实施例二所述带有填料的装置结构示意图；
图3是本发明的实施例五所述分布器的端面外形示意图。
【具体实施方式】
[0013]实施例一:
本实施例是一种液氨直接制氨水无换热节能制备装置，如图1所示。本实施例包括:圆筒形的反应罐2，所述的反应罐的底部设有进水口 6，所述的反应罐的顶部设置稀氨水出口1，所述的反应罐的中上部设置多个液氨入口 3，各个所述的液氨入口与各自的盘管连接4，各个所述的盘管交错安装，并向所述反应罐的中下部延伸，所述盘管分别与各自的分布器5连接。
[0014]所述的反应罐可以是圆筒形，即为一个回转体，也可以是球型或棱柱形，类似于一个两端封闭的竖直粗管子。圆筒形是化工设备常用的形状，易于加工，并且最节省材料。圆筒形的上下两端封闭，底部设置注入稀释水的进水口，顶部设置输出稀氨水的稀氨水出口。
[0015]稀释水进入反应罐的进水口设置在反应罐的底部，稀氨水出口设置在反应罐的顶部，稀释水的水流从底部进入反应罐，在压力下稀释水向上运动与分布器中喷出的气化了的液氨混合，生成稀氨水，这些稀氨水继续往上升，并从反应罐顶部的稀氨水出口输出至氨水罐中储存，可以作为SNCR脱硝的还原剂。进水口和稀氨水出口一般只需个设置一个即可，在特殊情况下也可以设置多个。
[0016]在反应罐的中上部，大约距离反应罐顶部四分之一的部位，在反应罐的外圆周面设置液氨入口，绕外圆周均匀分布。液氨入口可以有多个，通常情况下可以设置三个，这三个液氨入口按120度均勾分布在反应罐的外圆周。在反应罐内各个液氨入口分布连接各自的盘管和分布器。例如:如果是三个液氨入口，则连接三套盘管和分布器。
[0017]反应罐的外部，其进水口和液氨入口分别通过管路连接各自的流量计和流量控制阀，用以测量和控制液氨和稀释水的流量。液氨管路调节阀可采用气动薄膜调节阀，流量计可采用科里奥利质量流量计。气动薄膜调节阀响应迅速、定位准确，质量流量计测量不需要直管段，精度很高，可以精确的计量液氨的流量。稀释水管路调节阀可采用气动薄膜调节阀，流量计可采用涡街流量计，涡街流量计是根据卡门涡街原理研究生产的，其压力损失小，量程范围大，精度高。
[0018]为使液氨和稀释水充分、快速的反应，可以在反应罐的下部，距离反应罐底部一段距离(距离底部的大约六分之一左右)的位置设置低层阻挡网，再在低层阻挡网的上部一段距离(距离底部五分之二左右)的位置设置高层填料网，两个填料网之间填充填料。两个填料网中的填料将分布器包围。填料使通过其间的稀释水的水流发生紊乱，也使分布器喷出的气化液氨发生紊乱，促使两者快速混合。所述的填料时化工设备中常用的填料，一般是马鞍形弯曲的条状材料，通常为钢、聚氨酯等材质。
[0019]盘管的作用是使液氨膨胀、气化。由于液体气化需要热量，因此盘管还应当具有良好的导热性能，以便吸收热量。因此，盘管应采用导热性能良好的材料，如:钢管，铝合金管或通过等金属材料。
[0020]为使盘管具有使气体膨胀的空间，因此盘管应当具有较长的长度。为延长长度，盘管的形状可以有多种，可以是之字形，或称蛇形分布(见图1)，也可以呈螺旋形，或者采用反复的平行折弯等。
[0021]盘管可以连接