一种防止尿素溶解罐结晶的装置及方法与流程

本发明涉及烟气氮氧化物污染物脱除技术领域，具体为一种防止尿素溶解罐结晶的装置及方法。

背景技术

燃煤电厂在生产过程中排放大量的氮氧化物(nox)。国家环保部2011年发布《火电厂大气污染物排放标准》规定，要求所有新建火电机组nox排放量达到100mg/m³，发改委等《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014-2020年)》提出新建机组nox排放限制达到50mg/m³。控制燃煤电厂的氮氧化物排放的核心是烟气脱硝技术，而尿素水解法因为安全可靠，是时下最受欢迎的脱硝方法之一。

目前，由于尿素水解制氨系统中存在的主要介质成分是尿素、水、氨气、二氧化碳等，很容易发生结晶板结而导致部分输送单元发生堵塞甚至板死的情况，以水解反应器为节点，水解反应器通常在160℃和0.5mpa的操作条件下运行，出口是160℃以上的气体，只需提供尽可能的保温措施就可避免结晶发生。但是为了避免尿素水溶液因为温度过高而提前发生分解消耗物料，水解反应器之前的溶解输送单元温度通常保持在40-50℃，所以尿素溶解罐的结晶板结情况显得更加明显，现场运行也证明了这点。从斗提机开始发生结晶，斗提机连接溶解罐顶部的闸阀板结已死，以致于长期处于开启状态，加速了斗提机整个通道的结晶腐蚀，最终只能更换整个斗提机。因此，如何解决尿素溶解引起的溶解罐结晶板结，在保证水解反应器正常运行的同时，达到烟气脱硝的目的，是本发明的主要目标。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种防止尿素溶解罐结晶的装置及方法，投资成本低，改造方便，效果明显，适宜长期运行的尿素溶解，大大节省人力的同时，也保证了溶解系统的正常运行，最终保证整个尿素水解系统的正常运行，在燃煤电厂脱硝工程的尿素水解制氨系统上有广泛的应用前景。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种防止尿素溶解罐结晶的装置，包括安装在尿素溶解罐外的尿素破碎机、设置在尿素溶解罐内的搅拌机、以及连接在尿素破碎机和搅拌机上的除盐水冲洗喷淋系统；

所述的尿素破碎机的出料口和尿素溶解罐的进料口连通，连通处安装有溶解罐闸阀，且在尿素破碎机的出料口和溶解罐闸阀之间设置进料过滤网；

所述的除盐水冲洗喷淋系统包括微喷杆、除盐水总管、除盐水冲洗管和除盐水喷水管；所述的微喷杆固定设置在搅拌机伸入尿素溶解罐的搅拌轴上，且微喷杆上设置若干搅拌轴的轴心与除盐水喷水管连通的喷水孔；所述的除盐水总管的进水端接入外部除盐水，出水端分别连接除盐水冲洗管和除盐水喷水管的进水端；所述除盐水冲洗管的出水端设置在进料过滤网的上方；所述的除盐水喷水管的出水端与微喷杆连通。

优选的，所述的微喷杆呈圆杆设置，且两只对称设置在搅拌轴上；微喷杆的自由端距离尿素溶解罐的罐体8-12cm，与搅拌轴夹角为75°-85°。

优选的，所述的喷水孔采用平孔或斜孔，若干喷水孔沿微喷杆均匀布置在微喷杆的底部。

优选的，所述的若干喷水孔在微喷杆的底部呈w型依次设置，每两个喷水孔为一组，组内喷水孔的间距小于组间相邻喷水孔的间距；所述的喷水孔的孔径和微喷杆的直径比为0.02-0.04。

优选的，所述的除盐水喷水管与微喷杆连通处设置有过滤器。

优选的，所述的尿素溶解罐安装在地面以下，其底部设置有出料口，上方设置有排气口。

一种防止尿素溶解罐结晶的方法，采取上述任意一种装置，包括，

步骤1，先将除盐水通过除盐水冲洗管加入尿素溶解罐中，然后再将破碎除杂后的尿素颗粒加入尿素溶解罐内，加料完成后关闭溶解罐闸阀；

步骤2，尿素水溶液制备的搅拌过程中，将除盐水通过除盐水喷水管经搅拌机的搅拌轴心处送入微喷杆内，并经若干喷水孔喷射，抑制尿素溶解罐内由搅拌和温度升高引起的雾沫夹带，避免尿素溶解罐的开孔连接通道被结晶堵塞；

步骤3，利用通过除盐水冲洗管送入的除盐水对溶解罐闸阀处的结晶板结和对微喷杆上沉积的尿素结晶进行及时冲洗。

进一步，步骤2中，微喷杆的工作压力为0.05mpa-0.1mpa。

进一步，除盐水冲洗管的除盐水通过喷淋经过进料过滤网进入尿素溶解罐中。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明以电厂实际运行的尿素溶解罐为研究对象，采用包括微喷杆、除盐水总管、除盐水冲洗管和除盐水喷水管的除盐水冲洗喷淋系统，同时采用在尿素溶解罐进料口连通处安装溶解罐闸阀，且在出料口和溶解罐闸阀之间设置进料过滤网的过滤方式，组成特殊的冲洗、喷淋和过滤结构，能有效避免和清除形成的尿素结晶，从而保证了尿素溶解罐的正常运行；微喷杆经搅拌轴的轴心与除盐水喷水管连通，能够随着搅拌轴的转动而转动，保证了其作用面积和消泡效果，且进料过滤网可以筛除进料杂质，保证了后续水解反应单元的顺利进行，排除杂质添加进入水解系统，从源头减少了大块物质的沉积堵塞；溶解罐闸阀能使尿素溶解罐内有温度的气体回流到加料口处，有效避免加料口结晶板死现象的出现，清理效果明显，经济可靠，具有广阔的应用和推广前景。

进一步，本发明微喷杆的底部依次呈w型设置呈平孔或斜孔的喷水孔，可有效的抑制由搅拌和温度升高引起的雾沫夹带，避免水汽的上升将溶质带出，解决了尿素溶解罐开孔连接通道的尿素结晶板死问题；同时每两个喷水孔为一组，为了避免两组喷水孔喷出的雾滴相互交叉撞击从而改变了喷水水雾的射出路线，影响微喷杆的作用效果，设计时将组内喷水孔的间距小于组间相邻喷水孔的间距，同时也能更加灵活的将喷孔设计为不同角度的平孔或者斜孔，而不影响两组喷孔之间的作用效果，可为调节喷孔喷射路线和方向提供余量，达到覆盖整个溶解罐横截面的效果；除盐水喷水管与微喷杆连通处设置的过滤器能对进入微喷杆的水进行过滤，避免喷水孔堵塞，保证处理效果，维持系统稳定运行。

进一步，本发明通过将尿素溶解罐安装在地面以下，可以省去常规加料装置如斗提机的一备一用，有效节省空间；同时可以由人工直接从加料口向尿素溶解罐中加料，避免了斗提机长期运行后通道的结晶腐蚀，也从一定程度上减少了因罐体底部滴漏造成的氨气散发带来的不舒适感；而且，尿素溶解罐设置排气口，能及时排走罐体内气相物质，避免过多气体由于上升作用力而造成的雾沫夹带。

本发明所述方法通过采用设置除盐水冲洗喷淋系统来防止尿素溶解罐结晶，进料过滤网位于溶解罐闸阀与尿素破碎机之间，通过在进料过滤网段上方设置一路除盐水，一是在加料口闸阀结晶板结使用有难度时候进行及时的冲洗，二是在有必要的时候对尿素溶解罐体内的微喷杆进行冲洗，避免微喷杆上的尿素结晶沉积；同时在搅拌机的搅拌轴心处设置另一路除盐水，由微喷杆上设置的喷水孔喷出，可有效的抑制由搅拌和温度引起的雾沫夹带，避免水汽的上升将溶质带出，解决了尿素溶解罐开孔连接通道的尿素结晶板死问题，设计合理，投资成本低，能有效防止结晶板结现象发生。

附图说明

图1为本发明的装置结构示意图。

图2为本发明中加料过滤网和除盐水冲洗入口位置关系示意图。

图3为本发明中微喷杆的剖面结构示意图。

图4为本发明中微喷杆的横截面结构示意图。

图中：1-除盐水总管，2-尿素加料口，3-尿素破碎机，4-进料过滤网，5-溶解罐闸阀，6-地面，7-除盐水冲洗管，8-除盐水喷水管，9-搅拌机，10-排气口，11-微喷杆，12-尿素溶解罐，13-出料口。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

实例1

本发明所述装置，如图1所示，主要由尿素溶解罐12、尿素破碎机3、尿素加料口2、进料过滤网4、溶解罐闸阀5、搅拌机9、排气口10、出料口13和除盐水冲洗喷淋系统构成；除盐水冲洗喷淋系统又包括除盐水总管1，除盐水冲洗管7，除盐水喷水管8和微喷杆11；所述的尿素溶解罐12的上部设置有溶解罐闸阀5和排气口10，底部设置有出料口13；所述的尿素破碎机3上设置尿素加料口2，尿素破碎机3和溶解罐闸阀5之间设置进料过滤网4；所述的除盐水总管1与除盐水冲洗管7和除盐水喷水管8连通，除盐水冲洗管7设置在进料过滤网4顶部，如图2所示；所述的搅拌机9设置在尿素溶解罐12内，微喷杆11设置在搅拌机9的搅拌轴伸入尿素溶解罐12内的一端上，除盐水喷水管8与微喷杆11连通。

在实际应用中，尿素溶解罐12安装在地面6以下，将除盐水通过除盐水冲洗管7加入尿素溶解罐12中，因袋装尿素现场堆放难免吸湿潮解成块，人工拆袋后直接经尿素破碎机3进料口倾倒进入尿素溶解罐12。因尿素长期码放极易吸潮而板结硬块，人工难以捣碎，经尿素破碎机3捣碎，此时进料过滤网4可将大的杂质，如现场发现的尼龙包装袋、大颗粒石块等除去，小颗粒通过过进料过滤网4，再由溶解罐闸阀5进入尿素溶解罐12罐体内；加料完成后关闭溶解罐闸阀5；

然后开启搅拌机9，进入尿素溶解罐12的尿素颗粒和除盐水在搅拌机9的搅拌作用下，形成尿素水溶液；

尿素水溶液制备的搅拌过程中，除盐水分为两路进入尿素溶解罐12，一路直接将入水口设置在进料过滤网4顶部，除了具有除盐水进料口的作用，还有两个清洗作用，一是在溶解罐闸阀5结晶板结使用有难度时候进行及时的冲洗，二是在有必要的时候对尿素溶解罐12内的微喷杆11进行冲洗，避免微喷杆11上的尿素结晶沉积；另一路除盐水通过除盐水喷水管8从搅拌机9的搅拌轴心处入口，由微喷杆11上设置的喷水孔喷出，可有效的抑制由搅拌和温度引起的雾沫夹带，避免水汽的上升将溶质带出，解决了尿素溶解罐12开孔连接通道的尿素结晶板死问题。

在实际操作中，微喷杆11入水口应缓慢打开输水开关，逐渐达到额定工作压力，以避免由于猛然打开阀门带来的瞬间高压对喷水装置和搅拌轴的破坏。

本发明如图3和图4所示，微喷杆11为一定直径d的圆杆e，喷水孔布置在微喷杆11的底部，沿微喷杆剖面宽度a均匀布置，孔径几个毫米即可；微喷杆11与搅拌轴夹角为75°-85°，本发明以80°为例进行说明，微喷杆11长度以顶端距离尿素溶解罐12罐体8-12cm，本发明以10cm长度为例进行说明，具体参数根据实际情况进行设计。喷水孔设计为斜2孔，喷水孔间距b和喷水孔排距c可根据需要进行调整，一个孔上下交错分布呈w形状；正常情况下，微喷杆11的工作压力维持在0.05mpa-0.1mpa之间。具体应用中，可采用如25mm直径的圆杆，间距2cm，排距5cm，斜2孔布置，孔径约0.5-0.9mm，额定工作压力0.1-0.2mpa。

实施例2

本发明一种防止尿素溶解罐结晶的方法，在实施例1所述的装置基础上，包括如下步骤，

步骤1，先将除盐水通过除盐水冲洗管7通过喷淋经过进料过滤网4加入尿素溶解罐12中，然后再将破碎除杂后的尿素颗粒加入尿素溶解罐12内，加料完成后关闭溶解罐闸阀5；

步骤2，尿素水溶液制备的搅拌过程中，将除盐水通过除盐水喷水管8经搅拌机9的搅拌轴心处送入微喷杆11内，微喷杆11的工作压力为0.05mpa-0.1mpa，并经若干喷水孔喷射，抑制尿素溶解罐12内由搅拌和温度升高引起的雾沫夹带，避免尿素溶解罐12的开孔连接通道被结晶堵塞；

步骤3，利用通过除盐水冲洗管7送入的除盐水对溶解罐闸阀5处的结晶板结和对微喷杆11上沉积的尿素结晶进行及时冲洗。