一种爆气式尿素颗粒溶解系统的制作方法

[0001]
本实用新型涉及烟气脱硝技术领域，特别涉及一种爆气式尿素颗粒溶解系统。


背景技术：

[0002]
烟气脱硝所用的还原剂nh3，通常使用尿素颗粒溶解制取尿素溶液后进行热解获得,而尿素颗粒溶解过程是一种吸热过程，将使溶解水温度下降，进而又影响溶解效率。尿素颗粒密度比水大，未溶解部分沉积在池底。目前尿素颗粒溶解系统常用有两种方法：一种是采用罐顶搅拌器使罐内形成局部紊流，使尿素颗粒流动；另一种是采用泵抽出溶液再切入罐内形成循环冲击，使罐内溶液局部紊流并使罐内液体整体沿着一个方向旋转。这两种方法都只能在局部区域形成有效溶解区，无法自动获得外部足够热量，影响溶解效率，其所需热量的来源，一般采用外加电加热器或引入热水管来提升温度，该方法均需要配置专门的电气设备，整体用电量较多。


技术实现要素：

[0003]
本实用新型的目的在于提供一种爆气式尿素颗粒溶解系统，该系统通过采用爆气和气提相结合的方式溶解尿素颗粒，从而制取烟气脱硝所用的还原剂nh3，对尿素颗粒的溶解具有效率高、耗电少、损耗小和自动化程度高等。
[0004]
为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：
[0005]
一种爆气式尿素颗粒溶解系统，包括溶解罐、爆气供应装置、气提装置、机械投料装置和尿素溶液供应装置，所述溶解罐内部设有爆气供应装置和气提装置，所述爆气供应装置和气提装置均通过供气管路与溶解罐外的罗茨风机连接，所述溶解罐通过尿素颗粒入口与机械投料装置连接，所述溶解罐通过供液管线与尿素溶液供应装置连接。
[0006]
所述溶解罐，包括罐本体，所述罐本体设在底座上，所述罐本体的内空间底部中间位置设有向下方向深入的半球形罐底，所述罐本体的顶侧分别设有爆气接口、气提气接口和尿素颗粒入口，所述罐本体的上侧边设有溢流口，下侧边依次设有人孔、尿素溶液出口和脱盐水入口，所述罐本体的外侧还设有液位计和温度计。
[0007]
所述爆气供应装置，包括罗茨风机、爆气管路、爆气盘、动态曝气器和捕雾器，所述罗茨风机通过供气管路与爆气管路连接，供气管路通过爆气接口与爆气管路连接，所述爆气管路从爆气接口深入到罐本体的内底部，所述爆气管路底末端连接有爆气盘，爆气盘上设有动态曝气器，所述爆气盘与动态曝气器通过螺纹连接器连接，所述罗茨风机与爆气管路之间的供气管路上设有主气管v型球阀，所述捕雾器设在罐本体顶侧的内壁，所述捕雾器与罐本体顶侧的外壁设有的排气管口相连通。
[0008]
所述气提装置，包括气提供气管、气提管、散发雨篷和双瓣式导流板，所述气提供气管顶端通过气提气接口与供气管路连接，底端从罐本体的中间线垂直深入到罐本体的底部，所述供气管路与罗茨风机连接，供气管路上设有气提管v型球阀，所述气提供气管的底端通过90
°
弯头与气提管的中下部焊接连接，所述气提管设在罐本体内部并与气提供气管
为平行设置，所述气提管的底端抵近爆气盘并设有大口朝下的大小头，其顶端抵近罐本体的顶侧的内壁并设有排出口，排出口中设有双瓣式导流板，双瓣式导流板的下方设散发雨篷。
[0009]
所述散发雨篷下设置无线远传流量计，所述无线远传流量计与布置在罐本体的顶板上表面的无线充电器电连接，无线充电器可给无线远传流量计的电池充电，所述无线远传流量计分别与主气管v型球阀与气提管v型球阀电连接。
[0010]
所述爆气盘采用环形双层布置，爆气盘上均匀布设动态曝气器，形成爆气作用重叠区。
[0011]
所述尿素溶液供应装置，包括多级离心泵、变频器和供液管线，所述多级离心泵分别与变频器及供液管线相连接，供液管线通过尿素溶液出口与罐本体相连接，所述多级离心泵接受变频器信号控制。
[0012]
所述机械投料装置，包括z型斗式提升机和投放阻燃软管，所述z型斗式提升机的出料口通过投放阻燃软管与罐本体的尿素颗粒入口连接，所述投放阻燃软管与出料口采用卡箍实现快速连接或拆卸。
[0013]
本实用新型的优点是：
[0014]
通过采用爆气和气提相结合的方式溶解尿素颗粒，将尿素颗粒溶解成尿素溶液后，再通过温差传热热解获得烟气脱硝所用的还原剂nh3，或通过喷头打入高温热解室热解获得烟气脱硝所用的还原剂nh3，具有溶解效率高、耗电量少，以及损耗小和自动化程度高等。
附图说明
[0015]
图1是本实用新型的立面结构示意图。
[0016]
图2是本实用新型的爆气盘和动态曝气器的布置位置的俯视图。
[0017]
图3是本实用新型的爆气盘与动态曝气器采用螺纹连接器连接示意图。
[0018]
图4是本实用新型的导流板与气提管的连接示意图。
[0019]
图5是本实用新型的导流板的正视图。
[0020]
图6是本实用新型的导流板的侧视图
[0021]
图7是本实用新型的气提供气管与气提管的连接示意图。
[0022]
图8是本专利的电路控制原理图。
[0023]
图中：1罗茨风机、2主气管v型球阀、3气提管v型球阀、4供气管路、5爆气管路、6爆气盘、7动态曝气器、8气提供气管、9气提管、10散发雨篷、11 z型斗式提升机、12阻燃软管、13罐本体、14人孔、15尿素溶液出口、16脱盐水入口、17溢流口、18爆气接口、19气提气接口、20尿素颗粒入口、21液位计、22温度计、23底座、24卡箍、25旋转式盖板、26无线远传流量计、27无线充电器、28螺纹连接器、29双瓣式导流板、30现场控制箱、31排气管口、32捕雾器、33多级离心泵、34变频器、35供液管线。
具体实施方式
[0024]
下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述。
[0025]
如图1-8所示，一种爆气式尿素颗粒溶解系统，包括溶解罐、爆气供应装置、气提装
置、机械投料装置和尿素溶液供应装置，所述溶解罐内部设有爆气供应装置和气提装置，所述爆气供应装置和气提装置均通过供气管路4与溶解罐外的罗茨风机1连接，由罗茨风机1为爆气供应装置和气提装置提供所需的气源，爆气供应装置和气提装置分别通过爆气及提气的相互作用下，将溶解罐内的尿素颗粒进行充分溶解后获得到nh3，所述溶解罐通过尿素颗粒入口20与机械投料装置连接，由机械投料装置将尿素颗粒从尿素颗粒入口20投放入溶解罐内，所述溶解罐通过供液管线35与尿素溶液供应装置连接，由尿素溶液供应装置改变nh3的输出供给量。
[0026]
所述溶解罐，包括s31603材质的罐本体13，所述罐本体13设在底座23上，所述罐本体13的内空间底部中间位置设有向下方向深入的半球形罐底，使罐本体13的底部的沉积颗粒向底部中间聚集，所述罐本体13的顶侧分别设有爆气接口18、气提气接口19和尿素颗粒入口20，所述罐本体13的上侧边设有溢流口17，下侧边依次设有人孔14、尿素溶液出口15和脱盐水入口16，所述罐本体13的外侧还设有液位计21和温度计22，所述罐本体13与上述接口均为焊接连接，人孔14设置在罐本体13的下侧边有利于清罐工作。
[0027]
所述爆气供应装置，包括罗茨风机1、爆气管路5、爆气盘6、动态曝气器7和捕雾器32，其中罗茨风机1采用高流量为50kpa的出口压力风机，具有远程和就地启动控制功能，所述罗茨风机1通过供气管路4与爆气管路5连接，供气管路4通过爆气接口18与爆气管路5连接，所述爆气管路5从爆气接口18深入到罐本体13的内底部，所述爆气管路5底末端连接有爆气盘6，爆气盘6上设有动态曝气器7，所述爆气盘6与动态曝气器7通过螺纹连接器28连接，所述罗茨风机1与爆气管路5之间的供气管路4上设有主气管v型球阀2，所述捕雾器32设在罐本体13顶侧的内壁，所述捕雾器32与罐本体13顶侧的外壁设有的排气管口31相连通。
[0028]
所述气提装置，包括气提供气管8、气提管9、散发雨篷10和双瓣式导流板29，所述气提供气管8采用1/2”s31603不锈钢管线制作，其顶端通过气提气接口19与供气管路4连接，底端从罐本体13的中间线垂直深入到罐本体13的底部，所述供气管路4与罗茨风机1连接，供气管路4上设有气提管v型球阀3，所述气提供气管8的底端通过90
°
弯头与气提管9的中下部焊接连接，所述气提管9为2”s31603材质管线，设在罐本体13内部并与气提供气管8为平行设置，所述气提管9的底端抵近爆气盘6并设有大口朝下的大小头，大小头为规格3”x2”，其顶端抵近罐本体13的顶侧的内壁并设有排出口，排出口中设有双瓣式导流板29，双瓣式导流板29的下方设散发雨篷10。
[0029]
所述大小头的底部离半球形罐底为50mm，所述气提供气管8的90
°
弯头离大小头的底部为500mm，气提管9上部距离排出口50mm配置散发雨篷10，排出口配置双瓣式导流板29，通过对散发雨篷10及双瓣式导流板29设置，可以减小排出口液体重量对排出口压力的影响，所述双瓣式导流板29采用内伸板与气提管9内壁焊接，与双瓣式导流板29对应的罐本体13的顶壁区域设有12mm厚的防冲刷内护板，气体溶液冲击内护板后散开或回弹到散发雨篷10顶部，在散发雨篷10的作用下继续散开下落，在散发雨篷10下设置无线远传流量计26，可防止溶液冲击，所述无线远传流量计26与布置在罐本体13的顶板上表面的无线充电器27电连接，无线充电器27可给无线远传流量计26的电池充电，所述无线远传流量计26分别与主气管v型球阀2与气提管v型球阀3电连接。
[0030]
所述无线远传流量计26通过信号控制主气管v型球阀2与气提管v型球阀3的打开及关闭状态，同时主气管v型球阀2与气提管v型球阀3的开度大小具有联动作用，两者均采
用电动控制。
[0031]
所述爆气盘6采用环形双层布置，爆气盘6上均匀布设动态曝气器7，形成爆气作用重叠区，使罐本体13的内部所有区域被爆气作用区覆盖，爆气过程伴随空气与溶液流动接触进行传热；由于动态曝气器7的曝气出口向下，可对225
°
～315
°
罐底范围内有效，单个动态曝气器7有效作用面积不小于0.5m2，动态曝气器7与爆气盘6采用螺纹连接器28连接，动态曝气器7爆出的气体通过罐本体13顶侧的排气管口31排出，排气管口31前通过设置捕雾器32，对排出的气体具有除雾及净化的作用。
[0032]
所述尿素溶液供应装置，包括多级离心泵33、变频器34和供液管线35，所述多级离心泵33分别与变频器34及供液管线35相连接，供液管线35通过尿素溶液出口15与罐本体13相连接，所述多级离心泵33接受变频器34信号控制，为变频控制，采用一用一备，具有出口压力稳定的优点，变频器34与排烟在线监测仪连接，变频器34可根据排烟在线监测仪传来的nox浓度调整多级离心泵33的转速，从而改变nh3的输出供给量。
[0033]
所述机械投料装置，包括z型斗式提升机11和投放阻燃软管12，所述z型斗式提升机11的出料口通过投放阻燃软管12与罐本体13的尿素颗粒入口20连接，所述投放阻燃软管12与出料口采用卡箍24实现快速连接或拆卸，所述z型斗式提升机11采用s31603材质，具有远程和就地启动控制功能。
[0034]
所述z型斗式提升机11，包括底部进料段、垂直段和顶部出料段，所述顶部出料段的末端设有出料口，底部进料段的上侧设有尿素颗粒投放口，所述底部进料段、垂直段和顶部出料段中设有提升机构，所述提升机构由链轮、链条、运料斗和电动机组成，所述链轮通过轮轴与提升机壳体的内壁固定，链条与链轮配合后从底部进料段上升到顶部出料段，再从顶部出料段返回到底部进料段，由安装在提升机壳体外侧的电动机带动链条，链条带动设在链条上的运料斗在提升机壳体内部循环运行送料，所述的提升机构可以是常规技术，提升机构中的链轮、链条、运料斗及电动机的构成部件及连接方式为常规技术，只需要达到带动运料斗提升送料即可。
[0035]
所述尿素颗粒投放口采用扩大型，解开尿素颗粒包装袋口后即可将整包尿素颗粒直接放入，尿素颗粒投放口上设置有旋转式盖板25，旋转式盖板25具有挡雨功能，防止雨水从尿素颗粒投放口进入机内。
[0036]
所述z型斗式提升机11、罗茨风机1、主气管v型球阀2、气提管v型球阀3、无线远传流量计26、液位计21和温度计22等均通过信号与现场控制箱30相连接，由现场控制箱30进行远程控制或现场人工操作，无线远传流量计26将检测到的气提管9的液体流量信号无线反馈到现场控制箱30，然后通过现场控制箱30发指令至气提管v型球阀3进行控制开度，若气提管9的液体流量小于设定值则将气提管v型球阀3的开度加大，主气管v型球阀2开度减小，同理，若气提管9的液体流量大于设定值，气提管v型球阀3与主气管v型球阀2的开度则相反。
[0037]
本实用新型用于烟气脱硝以尿素中的nh3作为还原剂时，可作为使尿素颗粒快速溶解制作规定浓度的尿素颗粒溶解系统，也可作为用于以水为溶剂，溶质密度在1.1～1.5g/cm3且溶解过程需要吸热的介质溶解系统，或作为多种液体中介质高低密度比在1.1～1.5的混合系统。
[0038]
本实用新型可通过远程中控室和现场控制箱进行人工操作或自动程序操作。
[0039]
工作原理：
[0040]
首先按需要配备的尿素溶液浓度，将一定量的除盐水通过除盐水入口16注入罐本体13内，由于罐本体13的顶侧设有排气管口31与外界连通，从而使罐本体13的内部保持于常压状态，使得除盐水通过外部的供应泵加压后即可从除盐水入口16注入罐内，该供应泵可以是专门供应的泵，也可以是厂区内与除盐水池相连接的供应管网，除盐水池比罐本体13高，使管网保持一定的压力，除盐水通过除盐水池的高差压力流入罐本体13，当液位计21监测到除盐水的水位达到高液位(高液位一般为罐体容积的70％-80％)的1/3深度时，启动z型斗式提升机11将尿素颗粒投入罐内，同时打开主气管v型球阀2和气提管v型球阀3的阀门，启动罗茨风机1注气，使爆气供应装置和气提装置运行，直到尿素颗粒投入达到规定的数量则停止z型斗式提升机11，脱盐水通过液位计21反馈液位高度信号到现场控制箱30，达到规定的数量后则关闭脱盐水入口16的阀门，(脱盐水入口16的关闭与z型斗式提升机11的停止时间不分先后，可根据现场实际操作情况作出合理调整)，让爆气供应装置和气提装置继续运行到既定时间后，停止罗茨风机1，从而关闭爆气供应装置和气提装置的运行。
[0041]
所述爆气供应装置和气提装置运行时，由于气提管9直接接受到罗茨风机1吹入的气体，气体进入气提管9后，挤占了气提管9内的液体空间，形成密度差，使上部密度比下部密度小，气体在压力和浮力作用下往气提管9的顶端走，同时，气提管9外部的液体对罐底形成的压力及爆气盘6与动态曝气器7爆气形成的气泡和上浮力，对罐本体13的罐底未溶解的尿素颗粒形成振荡冲击产生上浮运动，将集中在气提管9底部的尿素颗粒挤入气提管9，尿素颗粒顺着气提管9到达气提管9的顶端后，在自身重力作用下从气提管9的顶部重新下降到底部，从气提管9流下的尿素颗粒再次受到从气提管9的底端向上上浮的大量气泡的冲击，使颗粒最大程度悬浮在水中持续运动，加速溶解，爆气气泡与溶液充分接触，在温差(温差的形成：尿素颗粒在罐本体13内溶解需要消耗除盐水的热量，使除盐水的水温降低，低于外部环境空气温度；罗茨风机1供给的外部空气温度比降温了的除盐水的水温高，形成温差。比如除盐水与空气在常温下，两者的温度相差不大，通常为20℃，20℃水温进入到罐本体13后，由于受到尿素颗粒溶解吸热而导致水温可能下降到10℃左右，此时将20℃的空气注入罐本体13的除盐水中，即可提高其水温，如果时间足够长，最终能把降低的除盐水的水温恢复回与环境同样的温度)作用下通过导热和对流传热不断将热量传递给溶液，溶液配置完成后，变频器34根据排烟在线监测仪传来的炉膛内nox的浓度进行调整多级离心泵33的转速，以改变nh3的供给量，离心泵33通过与其连接的喷枪将nh3喷入炉膛，与炉膛内的nox进行脱硝反应。
[0042]
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，但并不能用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。