一种用锅炉热风将氨水同时蒸发和稀释的装置及方法与流程

本发明涉及烟气污染物nox脱除领域，特别是涉及一种用锅炉热风将氨水同时蒸发和稀释的装置及方法。

背景技术：

常用的脱硝还原剂是氨水(20～30％浓度)、尿素、液氨。无论哪种还原剂，都需要将其溶液制成气态物，才能喷入喷氨格栅(aig系统)。尿素作为还原剂时，需要先制成50％左右浓度的尿素溶液储存，然后用泵将尿素溶液喷入水解器或热解器进行水解或热解制成气体，热源采用500℃以上的热烟气或直接采用油品燃烧取得热源，该系统复杂，投资高，运行维护成本高；若采用液氨作为还原剂时，储罐中的液氨先通过液氨泵送入液氨蒸发器蒸发制成氨气，整个液氨储存、输送及制氨气系统为压力容器，而且液氨本身属于中毒类物质，消防要求高，其储存和运输都要受到管制，尤其在不能在市区应用。

而氨水作为还原剂，由于储存、运输简单，投资低，来源广泛，所以成为一种常用的脱硝还原剂。氨水作为还原剂时，目前有蒸汽、热烟气等气化制氨气。蒸汽作为热源时，对蒸汽的品质有一定要求，制取的氨气需要用稀释风进一步稀释到规程要求的浓度，整个系统相对复杂。热烟气作为热源时，由于烟气中含有尘，容易堵塞雾化喷嘴和喷氨格栅喷嘴，且影响锅炉热效率。

因此，需要对氨气制取和稀释装置进行重新设计。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种用锅炉热风将氨水同时蒸发和稀释的装置，该装置以锅炉热风作为热源，实现将氨水蒸发制氨气的同时，稀释氨气，稀释效率高。

该一种用锅炉热风将氨水同时蒸发和稀释的装置的具体方案如下：

一种用锅炉热风将氨水同时蒸发和稀释的装置，包括：

用于储存氨水的氨水储罐；

用于提供压缩空气的压空储罐；

氨水蒸发器，氨水蒸发器内设置双流体喷枪，氨水储罐、压空储罐分别与双流体喷枪单独连接，以通过双流体喷枪对氨水进行雾化；

锅炉热风道，锅炉热风道与氨水蒸发器通过管路连接，在该管路上设置热风风机以将锅炉热风带入到氨水蒸发器内，氨水蒸发器的热风入口低于双流体喷枪的设置位置，双流体喷枪设于氨水蒸发器的中下部，氨水蒸发器的热风入口低于双流体喷枪下部150mm～500mm，雾化的氨水在热风的作用下蒸发和汽化，同时热风对汽化的氨气进行稀释。

通过将锅炉热风引入到氨水蒸发器内，氨水蒸发器可实现对杂质的有效去除，避免传统方案中不能蒸发和汽化的杂质对氨水蒸发器及后续设备、管道的腐蚀；此外，氨水蒸发器内设有均流装置，可有效保证气液混合，实现氨水的快速蒸发气化。

所述氨水储罐与所述的压空储罐分别与控制单元连接，以控制氨水和压缩空气进入到双流体喷枪的比例。

所述控制单元与自动开关阀i和压力传感器i单独连接，自动开关阀i和压力传感器i设置在压空储罐与双流体喷枪的连接回路上，控制单元为plc控制器。

所述控制单元还与自动开关阀ii和压力传感器ii单独连接，所述的自动开关阀ii和压力传感器ii依次串联在氨水储罐和双流体喷枪的连接回路上，开关阀起到全开全关的作用。

在氨水储罐和双流体喷枪的连接回路上还设有氨水过滤器、调节阀、流量计，调节阀、流量计分别与所述的控制单元单独连接，调节阀对氨水的流量进行调节，流量计测量氨水流量的大小；

进一步地，所述的控制单元与热风风机连接，控制单元根据流量计监测的氨水流量调节热风风机的功率。

为了提高氨气的制造速率，所述的双流体喷枪用于将氨水雾化成100微米以下的颗粒。

所述氨水蒸发器的底部设有排污口，用于排出氨水中不能蒸发和汽化的杂质。

本发明的工作原理是：氨水输送泵将氨水增压到需要的扬程后送给双流体喷枪的其中一个入口端；压空储罐中储存压缩空气，压缩空气被输送给双流体喷枪的另一个入口端，双流体喷枪的出口端设置在氨水蒸发器中；热风风机将锅炉热风加压后送入氨水蒸发器，双流体喷枪雾化的氨水细颗粒在热风作用下快速蒸发和汽化，控制单元根据氨水流量大小，调整热风风机的功率，实现可变频调节锅炉热风的流量和压力，同时氨气被稀释成需要的浓度。

进一步的，本发明还提供了一种燃煤烟气nox脱除系统，该系统包括所述的一种用锅炉热风将氨水同时蒸发和稀释的装置，通过该系统对烟气nox的脱除，系统结构设计简单。

该方案如下：一种燃煤烟气nox脱除的还原剂系统，包括所述的一种用锅炉热风将氨水同时蒸发和稀释的装置，氨水蒸发器顶部的气体出口通过管路与喷氨格栅连接(以对烟道气体中nox进行脱除)，因该系统中氨水被雾化，氨气蒸发汽化速度快，氨气制取速度快，针对氮氧化物的脱除，脱除速度快，同时，锅炉热风杂质少，有效避免传统脱除系统中，烟气对雾化喷嘴、对喷雾格栅喷嘴造成的堵塞。

为了克服现有技术的不足，本发明还提供了一种实现同时蒸发制氨气并稀释氨气的方法，该方法具体如下：

在氨水蒸发器一侧设置连接到锅炉热风的热风入口，热风入口内通入的锅炉热风对氨水蒸发器内设置的双流体喷枪流出的雾化氨气进行蒸发，制得氨气，同时，热风对制得的氨气进行稀释，稀释后的氨气从氨水蒸发器顶部排出，通过计算，锅炉热风的温度在250℃-400℃之间，这个温度的热风满足使用要求，优选方案是300℃～350℃的锅炉热风，该温度的锅炉热风，在将氨水完全蒸发产生的氨气能满足稀释后的氨气体积比。

流量计对流入到双流体喷枪内的氨水流量进行监测，控制单元根据流量计的反馈，通过热风风机对进入到氨水蒸发器内锅炉热风的流量进行控制。

此外，压缩空气储存在压空储罐中，氨水由氨水储罐通过氨水输送泵被送入双流体喷枪内，压空储罐与双流体喷枪之间设置连接回路，自动开关阀i和压力传感器i设置在压空储罐与双流体喷枪的连接回路上，所述的自动开关阀ii、氨水流量计、压力传感器ii依次串联在氨水储罐和双流体喷枪的连接回路上，由控制单元与开关阀、压力传感器和流量计分别单独连接，实现对制得氨气浓度的控制。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明装置以锅炉热风为热源，装置结构简单，增加成本低，本发明通过压缩空气对氨水进行雾化，再通过热风的作用，氨水蒸发速度快，便于快速产生氨气，并通过热风，实现对氨气的稀释。

2)本发明中通过控制单元的设置，实现对氨气浓度和流量的控制，控制精度高，操作方便。

3)本发明中通过引入锅炉热风，杂质少，不容易堵塞喷嘴及喷氨格栅，相应降低了维修成本。

4)本发明中通过将双流体喷枪与热风进口的位置进行设置，有效提高了氨气蒸发稀释的效率，保证了氨气快速均匀产生。

5)本发明中通过在氨水蒸发器底部设置排污口，将氨水中不能蒸发和汽化的杂质及时排出，避免了对后续设备和管道的腐蚀。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中氨水蒸发器的结构示意图；

图中所示：1.氨水储罐，2.氨水输送泵，4.双流体喷枪，5.压空储罐，6.热风风机，7.氨水蒸发器，8.锅炉热风，9.喷氨格栅，10.调节阀，11.自动开关阀i，12.自动开关阀ii，13.蒸发气化产物出口，14.压力测点，15.温度测点，16.喷枪管座，17.压缩空气进口，18.氨水进口，19.热风进口，20.排污口。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种用锅炉热风将氨水同时蒸发和稀释的装置、系统及方法。

本申请的一种典型的实施方式中，如图1所示，提供了一种用锅炉热风将氨水同时蒸发和稀释的装置，该装置包括用于储存氨水的氨水储罐1、氨水储罐1内储存的氨水浓度在20～30％，用于提供压缩空气的压空储罐5和氨水蒸发器7，氨水蒸发器7内设置双流体喷枪4，双流体喷枪4水平设置于氨水蒸发器7的中部，双流体喷枪4的氨水喷出口设置在氨水蒸发器中，且其双流体喷枪4的喷出口朝上。

氨水储罐1、压空储罐5分别与双流体喷枪4单独连接，以通过双流体喷枪4对氨水进行雾化，双流体喷枪4可设置一个或多个，多个喷枪并联设置，以避免一支喷枪出现问题时，依然能保证氨气的产生，从而避免一支喷枪出现问题时，需要进行修整，从而耽误氨气的获得；氨水储罐1内的氨水通过氨水输送泵2被送入到双流体喷枪4，锅炉与氨水蒸发器7通过管路连接，在该管路上设置热风风机6以将锅炉热风8带入到氨水蒸发器7内，氨水蒸发器7的热风入口低于双流体喷枪4的设置位置，雾化的氨水在热风的作用下蒸发和汽化，同时热风对汽化的氨气进行稀释。

如图2所示，氨水蒸发器7的下部设置热风进口19，热风进口19底部距离氨水蒸发器7底部10cm以上，在氨水蒸发器7相对于热风进口19的另一侧设置双流体喷枪4，双流体喷枪4通过喷枪管座16进行设置，喷枪管座16高于热风进口15cm～50cm，以提高氨水被蒸发和稀释的效率，双流体喷枪4向上喷出气液混合物，以顺着热风的方向，双流体喷枪4端部距离氨水蒸发器7竖直中心线设定距离，该距离根据具体项目设定，因热风进入是有一定角度的，这样的设置同样是为了提高蒸发效率，氨水蒸发器内部具有均流装置，以保证流场均匀，双流体喷枪4的另一端部设有压缩空气进口17和氨水进口18；此外，在氨水蒸发器7顶部设有温度测点以设置温度传感器测量氨水蒸发器7内温度，还设有压力测点以设置气体压力传感器测量压力大小，气体压力传感器与温度传感器与控制单元分别单独连接，以通过控制单元对温度与压力的采集，以及时发现潜在的安全问题，在氨水蒸发器7底部设置排污口20，氨水较脏时会有少量无法气化的黑色杂质通过底部排污口20排出，产生的氨气从蒸发气化产物出口13排出，另在氨水蒸发器7壳体的上半段设置支座，支座突出壳体设置，以便于对蒸发器7在高处位置的固定。

氨水输送泵采用多级离心泵，用于将氨水增压到需要的扬程，氨水输送泵安装在氨水储罐1的出口。

为了对进入到氨水蒸发器内压缩空气、氨水、锅炉热风流量进行控制，特设置控制单元，控制单元为plc可编程控制器或dcs等其他类型的控制器，所述氨水储罐1与所述的压空储罐5分别与控制单元连接，以控制氨水和压缩空气进入到双流体喷枪4的比例。

所述控制单元与自动开关阀i11和压力传感器i单独连接，自动开关阀i11和压力传感器i设置在压空储罐5与双流体喷枪4的连接回路上，自动开关阀i用于控制压缩空气是否流向双流体喷枪，压力传感器i用于检测压缩空气的压力大小。

所述控制单元还与自动开关阀ii12和压力传感器ii单独连接，所述的自动开关阀ii和压力传感器ii依次串联在氨水储罐和双流体喷枪的连接回路上。

在氨水储罐1和双流体喷枪4的连接回路上还设有氨水过滤器、调节阀10、流量计，调节阀10、流量计分别与所述的控制单元单独连接；控制单元接收压力传感器i、压力传感器ii、流量计的信号，对自动开关阀i11、自动开关阀ii12和调节阀10进行控制；自动开关阀ii用于控制氨水是否流向双流体喷枪；调节阀用于调节氨水的流量；流量计用于测量流量的大小；压力传感器ii用于检测氨水的压力大小，在调节阀10的前后还安装有手动阀，实现调节阀10的检修和氨水的旁路调节。

所述的控制单元与热风风机6连接，热风风机6采用离心风机，离心风机可联锁设置多台，避免某一离心风机的失效，离心风机采用变频风机，其主要是对锅炉热风进行加压，使进入到氨水蒸发器7中的锅炉热风具有足够的压力；控制单元根据流量计监测的氨水流量调节热风风机的功率，从而控制氨气被稀释的浓度。

为了实现氨水的快速蒸发汽化，所述的双流体喷枪用于将氨水雾化成100微米以下的颗粒。

本实施例还提供了制得的氨气可应用于烟气氮氧化物的脱除，特提供了一种燃煤烟气nox脱除的还原剂系统，系统结构设计简单，系统包括所述的一种用锅炉热风将氨水同时蒸发和稀释的装置，氨水蒸发器顶部的气体出口通过管路与喷氨格栅连接，将该系统应用到某热电厂3×130t/h锅炉scr脱硝项目中运用本氨水蒸发器，氨水蒸发气化效果好，效率高。

为了克服现有技术的不足，本发明还提供了一种实现同时蒸发制氨气并稀释氨气的方法，该方法可实现对氨水的快速蒸发、汽化，获得氨气，并对氨气浓度进行控制，具体如下：

在氨水蒸发器一侧设置连接到锅炉热风的热风入口，热风入口内通入的锅炉热风对氨水蒸发器内设置的双流体喷枪流出的雾化氨气进行蒸发，制得氨气，同时，热风对制得的氨气进行稀释，稀释后的氨气从氨水蒸发器顶部排出。

流量计对流入到双流体喷枪内的氨水流量进行监测，控制单元根据流量计的反馈，通过热风风机对进入到氨水蒸发器内锅炉热风的流量进行控制。

此外，压缩空气储存在压空储罐中，氨水由氨水储罐通过氨水输送泵被送入双流体喷枪内，压空储罐与双流体喷枪之间设置连接回路，自动开关阀i和压力传感器i设置在压空储罐与双流体喷枪的连接回路上，所述的自动开关阀ii、氨水流量计、压力传感器ii依次串联在氨水储罐和双流体喷枪的连接回路上，由控制单元与开关阀、压力传感器和流量计分别单独连接，实现对制得氨气浓度的控制。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。