脱硝用微小流量氨的在线调节装置的制作方法

本发明涉及脱硝设备技术领域，具体涉及一种脱硝用微小流量氨的在线调节装置。

背景技术：

工业烟气都要通过脱硝处理才能进行排放，因此，脱硝处理就成为工业烟气的必经之路；近年来，随着环保意识的逐渐提升，非电行业超低排放设备也需进行改造，尤其是京津冀、长三角、珠三角、汾渭平原等重点地区执行特别排放限值的要求，一些本底nox较低的工业烟气也要进行超低排放改造。而因烟气量小、初始浓度低，所需的氨用量较小，最小用氨量可小于0.2kg/h(氨气)以下，而且还需要在线进行氨气流量的调节，这给工程实践带来了巨大的挑战。

一方面，液氨源头处的供液压力一般在1.0mpa以上，而喷氨格栅处所需的压力较小，一般为0.01mpa，若采用普通减压阀，则因其减压过程为绝热节流，减压后液氨汽化导致温降很大(温降约为87℃)，超过了对应压力下的液氨沸点温度，设备无法实现正常运行。

另一方面，对于氨气工况流量最小可小于0.2kg/h以下的情况，因为流量小，管道流通断面太小，大约与针的直径相当，而工程实际中势必会存在管道腐蚀和液氨本身存在固体杂质的问题，这样就很容易产生管路堵塞现象，现有的调节方式无法实现如此微小的氨流量调节，其在工程上是无法实现的。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提出一种脱硝用微小流量氨的在线调节装置，采用间歇供氨和两级混合相结合，保证了氨用量较小情况下的氨流量的微小调节，实现了本底氮氧化物较低的工业烟气的超低排放改造，具有巨大的工程实际应该价值。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。

脱硝用微小流量氨的在线调节装置，安装于液氨输送管与喷氨格栅之间，所述在线调节装置包括：依次连通的间歇供氨单元、汽化单元、缓冲单元和汽-气混合单元，其中，所述间歇供氨单元与液氨输送管连通，所述汽-气混合单元与喷氨格栅连通；

所述间歇供氨单元用于提供定量的液氨供应；所述汽化单元用于将液氨进行汽化，所述汽化单元的出汽口与缓冲单元的进汽口连通；

所述汽-气混合单元包含一级混合器和二级混合器，所述一级混合器的氨气入口与缓冲单元的出汽口连通，所述一级混合器的出气口与二级混合器的进气口连通，所述一级混合器和二级混合器的空气入口分别与压缩空气输送管连通；所述二级混合器的出气口与喷氨格栅连通；

所述间歇供氨单元、汽化单元、缓冲单元和汽-气混合单元中相邻两个单元之间的连接管道上分别设置有调节阀，每个调节阀分别与dcs控制系统电连接。

本发明技术方案的特点和进一步的改进在于：

进一步地，所述间歇供氨单元包含暂存罐及其两端的液氨入口和液氨出口处设置的关断阀，所述暂存罐的液氨入口与所述液氨输送管连接，所述暂存罐的液氨出口与所述汽化单元的液体入口连通；每个关断阀分别与dcs控制系统电连接。

进一步地，两个关断阀互为连锁，一个关断阀开启，另一个关断阀关闭。

进一步地，所述汽化单元为换热器，所述换热器的管程内为液氨和汽化氨，所述换热器的壳程内为蓄热物质，所述换热器的壳程内设置有加热器。

更进一步地，所述换热器竖向设置，且所述换热器包含由内而外设置的换热盘管、内筒和外筒，所述内筒和外筒的上端和下端分别连通，且所述内筒与换热盘管之间、所述内筒与外筒之间分别填充有蓄热物质。

更进一步地，所述蓄热物质为乙二醇防冻液。

进一步地，所述一级混合器和二级混合器的每个进出气口处分别设置有止回阀。

更进一步地，所述一级混合器中氨气压力高于压缩空气压力1-2kpa。

进一步地，所述缓冲罐上设置有气压表。

进一步地，还包括支撑架，所述在线调节装置可拆卸安装于支撑架上。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明采用间歇供氨单元(液氨)，解决了传统减压阀的绝热节流过程中出现的液氨减压导致的温降问题。

(2)本发明的液氨汽化过程采用间接加热方式，且加热介质为乙二醇防冻液，其饱和分蒸汽压力低，换热系数高，防止冬季结冰，夏季汽化，提高系统安全性；同时，壳程中的加热介质采用双通道自然对流的方式进行传热，壳程中通过在底部加热，使液体形成上下热量差，以此作为动力实现由下而上的自然对流的热循环，无需提供循环动力，节能且工程实现简单。

(3)本发明的氨气和压缩空气的混合采用两级混合，第一级混合器实现氨气的稀释，达到增大调节流量的目的，第二级混合器实现在线动态调节，达到将微小流量的氨流量调节通过在线调节的方式实现工程应用，实现了小于0.2kg/h氨气流量的在线调节，具有巨大的工程应用价值。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

图1为本发明的一种脱硝用微小流量氨的在线调节装置的三维立体结构示意图；

图2为图1中将换热器的前盖去掉后的装置三维立体图；

图3为本发明的实施例的脱硝用微小流量氨的在线调节装置的工艺流程图；

图4为本发明实施例的自力式压差平衡混合阀的剖面结构图；

图1-4中，1间歇供氨单元；11关断阀；12暂存罐；2汽化单元；21换热盘管；22加热器；3缓冲单元；31气压表；4汽-气混合单元；41一级混合器；42二级混合器；5液氨输送管；6喷氨格栅；7支撑架；8压缩空气输送管；9自力式压差平衡混合阀；91空心阀体；92阀座；93阀芯；94气缸；95弹簧；96固定轴；97进气口；98环形挡片。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域的技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。

参考图1-图4，本发明提供一种脱硝用微小流量氨的在线调节装置，安装于液氨输送管5与喷氨格栅6之间，所述在线调节装置包括：依次连通的间歇供氨单元1、汽化单元2、缓冲单元3和汽-气混合单元4，其中，所述间歇供氨单元1与液氨输送管5连通，所述汽-气混合单元4与喷氨格栅6连通；所述间歇供氨单元1用于提供定量的液氨供应；所述汽化单元2用于将液氨进行汽化，所述汽化单元2的出汽口与缓冲单元3的进汽口连通；所述汽-气混合单元4包含一级混合器41和二级混合器42，所述一级混合器41的氨气入口与缓冲单元3的出汽口连通，所述一级混合器41的出气口与二级混合器42的进气口97连通，所述一级混合器41和二级混合器42的空气入口分别与压缩空气输送管8连通；所述二级混合器42的出气口与喷氨格栅6连通；所述一级混合器41和二级混合器42的每个进出气口处分别设置有止回阀；所述间歇供氨单元1、汽化单元2、缓冲单元3和汽-气混合单元4中相邻两个单元之间的连接管道上分别设置有调节阀，每个调节阀分别与dcs控制系统电连接。

本实施例以蒲化硫回收过程为例，由于该过程产生的工业烟气中的氮氧化物浓度较低，因此，其脱硝过程中的氨的用量较少，最小可达到小于0.2kg/h的氨气用量，对于如此小的氨气用量现有设备是无法实现的。本实施例中，在液氨输送管5与喷氨格栅6之间设置本发明的在线调节装置，以实现微小流量的氨气的在线调节。

具体如图1所示，本实施例中液氨输送管5的液氨压力为1.2mpa，而进入混合器的气体压力为0.01mpa，本发明通过间歇供氨单元1，通过采用在定尺寸的液氨管路两端分别设置关断阀11，关断阀11互为连锁，一开一闭，通过dcs控制系统进行电控开闭，实现了定量供氨的目的，从而解决了现有减压阀的绝热节流过程中出现的液氨减压导致的温降问题。

减压后的液氨通过汽化单元2(即加热器22)实现液氨的汽化，汽化后的液氨进入缓冲单元3(缓冲罐)进行稳压，缓冲罐压力为0.01mpa，波动范围±0.0005mpa；压力稳定的氨气通过管路从氨气入口进入一级混合器41，同时压缩空气通过空气入口进入一级混合器41，在一级混合器41中将定量的氨气和空气混合，并确保氨/空气混合比例在安全范围内(5％以下)，一级混合器41将所需的氨量和空气混合，混合气体体积大于实际用氨量的20倍以上，此处的体积比可以根据实际的氨气用量进行调整。经过一级混合器41进行氨气稀释之后，氨/空气混合气体进入二级混合器42，再与压缩空气进行混合，实现最终输出氨气用量的在线调节。本发明的调节方式为通过dcs控制系统控制各个调节阀的开度来实现在线调节氨用量的。通过本发明的结构设计能够实现微小流量氨气用量的在线调节，实现了低氮氧化物排放烟气的脱硝过程的工程实现，为氮氧化物的超低排放提供理论和工程技术支撑。

参考图1和图2，根据本发明的一个实施例，所述间歇供氨单元1包含暂存罐12及其两端的液氨入口和液氨出口处设置的关断阀11，所述暂存罐12的液氨入口与所述液氨输送管5连接，所述暂存罐12的液氨出口与所述汽化单元2的液体入口连通；每个关断阀11分别与dcs控制系统电连接。

进一步地，两个关断阀11互为连锁，一个关断阀11开启，另一个关断阀11关闭。

以上实施例中，暂存罐12为液氨输送管5的一部分，本实施例中只需在一端定长的液氨输送管5的两端设置两个关断阀11即可实现间歇定量供氨过程。进氨时进口处的关断阀11开启，出口处的关断阀11关闭；出氨时进口处的关断阀11关闭，出口处的关断阀11开启，达到定量供氨的目的，解决了减压过程中的温降问题，且工程实现简单，无需进行设备改造。

参考图2，根据本发明的一个实施例，所述汽化单元2为换热器，所述换热器的管程内为液氨和汽化氨，所述换热器的壳程内为蓄热物质，所述换热器的壳程内设置有加热器22。

参考图2，根据本发明的一个实施例，所述换热器竖向设置，且所述换热器包含由内而外设置的换热盘管21、内筒和外筒，所述内筒和外筒的上端和下端分别连通，且所述内筒与换热盘管21之间、所述内筒与外筒之间分别填充有蓄热物质。

参考图1和图2，根据本发明的一个实施例，所述蓄热物质为乙二醇防冻液。

以上实施例中，通过换热器实现液氨的汽化，在壳程中注入乙二醇防冻液，采用电加热器22为其补充液氨汽化所需的热量；乙二醇防冻液的饱和分蒸汽压力低，沸点可低至-45℃，蓄热量大，粘度小，换热系数高，能够防止外界环境温度较低时的结冰现象；且可实现自然对流式加热。具体地，加热器22的壳程内设置内筒和外筒，内筒与外筒的下端和上端连通，内筒内设置加热器22，且加热器22位于壳程的底部，形成双通道自然对流的传热方式，外筒和外壳体之间作为自然循环的通道，使电加热器22加热后的热流体通过内筒上升至顶部后从外筒向下再进入内筒底部，形成一个周期的自然对流热循环。

参考图1和图2，根据本发明的一个实施例，所述一级混合器41和二级混合器42的每个进出气口处分别设置有止回阀，防止气体逆流。

参考图1和图2，根据本发明的一个实施例，所述一级混合器41的氨气入口处的止回阀为自力式压差平衡混合阀9，如图4所示，其包含空心阀体91，所述空心阀体91内从进气端到出气端依次设置有阀座92、阀芯93和气缸94，所述阀芯93与气缸94之间为软密封连接，所述阀芯93上设置有固定轴96，所述固定轴96的自由端套设有弹簧95，弹簧95与气缸94底板固接，气缸94和阀体的对应位置分别开设有进气口97。两个进气口97通过进气管连通，所述进气口97为压缩空气入口。

参考图4，根据本发明的一个实施例，所述气缸94内设置有环形挡片98，所述弹簧95抵设于气缸94底板与环形挡片98之间。

以上实施例中，来流氨气压力及流量可根据气缸94内的压缩空气压力、弹簧95的作用力控制阀芯93沿轴向移动，控制阀芯93和阀座92的开度，以动态调节氨气流量的大小。正常运行时，通过压缩空气的压力和弹簧95力实现和氨气压力的平衡，控制阀芯93和阀座92的开度，达到调节氨气压力、流量的目的。当进口氨气压力低至某一值时，在压缩空气压力和弹簧95力的作用下，阀芯93插入阀座92，阀门关闭。当氨气停运，通过压缩空气压力停运实现阀门关闭。本发明的自力式压差平衡混合阀9的调节原理为压缩空气压力与氨气压力之差等于弹簧95力，因弹簧95力大小和开度有关，即可实现流量调节。当脱硝稀释气体为压缩空气时，本阀门在实现氨气减压的同时，避免了氨气流入压缩空气引起的爆炸安全隐患，确保氨气与空气混合的安全性。同时与间歇供氨单元1协同作用，确保混合器中的氨气的压力大于空气，从而确保了混合过程中的安全性。

参考图1-3，根据本发明的一个实施例，所述一级混合器41中氨气压力高于压缩空气压力1-2kpa，本实施例中，氨气压力为10kpa，压缩空气压力为8kpa。

参考图1-3，根据本发明的一个实施例，所述缓冲罐上设置有气压表31，实时监控稳压状态。

参考图1和图2，根据本发明的一个实施例，还包括支撑架7，所述在线调节装置可拆卸安装于支撑架7上，便于安装拆卸。

本发明中可以在其他需要监控压力的位置设置压力表，例如在一级混合器41与二级混合器42之间、在压缩空气输送管8道上等都可以安装仪表，且各仪表都与dcs控制系统电连接，便于进行控制调整。

本发明基于本底氮氧化物含量低的工业烟气的超低排放改造的工程问题，通过间歇供氨和多级混合相结合，实现了微小流量(最小用氨量可小于0.2kg/h氨气)的在线氨气流量调节，具有广阔的工程应用价值。

虽然，本说明书中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。