本實用新型涉及環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及煙氣脫硝處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種煙氣脫硝系統(tǒng)用氨預(yù)處理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

燃用化石燃料(如煤、油、天然氣)的鍋爐產(chǎn)生大量的煙氣，煙氣中含有氮氧化物(NOx)等有害物質(zhì)，NOx是一種溫室氣體，會破壞臭氧層。對人體健康的直接危害；參與形成光化學(xué)煙霧，形成酸雨，造成環(huán)境污染；為了減少NOx對環(huán)境和人類造成的危害，國家對鍋爐產(chǎn)生煙氣中的NOx排放濃度提出越來越嚴格的要求。為了實現(xiàn)NOx更低濃度的排放，減輕和消除NOx對人類的危害，在鍋爐煙氣排放進入大氣環(huán)境之前，一般經(jīng)過煙氣脫硝裝置以除去煙氣中的大部分NOx。

發(fā)展改革委印發(fā)《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃(2014-2020年)》嚴控大氣污染物排放。新建燃煤發(fā)電機組(含在建和項目已納入國家火電建設(shè)規(guī)劃的機組)應(yīng)同步建設(shè)先進高效脫硝設(shè)施，不得設(shè)置煙氣旁路通道，新建、改造燃煤發(fā)電機組脫硝污染物排放濃度限值(即在基準氧含量6％條件下，氮氧化物排放濃度不高50毫克/立方米)。東部地區(qū)(遼寧、北京、天津、河北、山東、上海、江蘇、浙江、福建、廣東、海南等11省市)新建燃煤發(fā)電機組大氣污染物排放濃度基本達到燃氣輪機組排放限值(即在基準氧含量6％條件下，煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度分別不高于10、35、50毫克/立方米)。中部地區(qū)(黑龍江、吉林、山西、安徽、湖北、湖南、河南、江西等8省)新建機組原則上接近或達到燃氣輪機組排放限值，鼓勵西部地區(qū)新建機組接近或達到燃氣輪機組排放限值。支持同步開展大氣污染物聯(lián)合協(xié)同脫除，減少三氧化硫、汞、砷等污染物排放。

在煙氣脫硝處理方法中，SCR法是應(yīng)用最廣泛的一種方法，它具有處理煙氣量大、效率高、運行穩(wěn)定等優(yōu)點。SCR法是將脫硝反應(yīng)所需要的催化劑布置在鍋爐尾部，煙氣溫度一般在290-420℃的煙道區(qū)域。煙氣在通過催化劑前與噴入煙道中的還原劑(一般為氨)充分混合，煙氣通過催化劑時，在催化劑的作用下煙氣中的NOx與還原劑氨發(fā)生反應(yīng)，生成無害的N₂和水，從而脫除煙氣中的NOx。

在脫硝反應(yīng)過程中，氨做為還原劑是必不可少的。但是氨在空氣中的體積濃度達到16～ 25％時，會形成II類可燃爆炸性混合物，存在非常大的安全隱患。另外，現(xiàn)有的工業(yè)氨的原料態(tài)往往是液態(tài)。

因此，在氨氣進入脫硝系統(tǒng)之前，需要進行預(yù)處理，對氨進行氣化、稀釋，使其成為溫度、濃度穩(wěn)定的氨氣空氣混合氣體。雖然現(xiàn)有的脫硝系統(tǒng)普遍配置預(yù)處理系統(tǒng)，但均存在一些不足。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述問題，本實用新型的目的在于提供一種煙氣脫硝系統(tǒng)用氨預(yù)處理系統(tǒng)，能夠使工業(yè)氨快速、安全、穩(wěn)定地通過氣化、稀釋成為溫度穩(wěn)定，濃度均勻的氨氣空氣混合氣體，確保脫硝系統(tǒng)及主廠主機系統(tǒng)能穩(wěn)定運行，有利地保障脫硝出口排放氮氧化物達標排放。

為達上述目的，本實用新型采取的技術(shù)方案是：

一種煙氣脫硝系統(tǒng)用氨預(yù)處理系統(tǒng)，包括：

一液態(tài)氨蒸發(fā)裝置，一氨氣空氣混合裝置；

所述液態(tài)氨蒸發(fā)裝置包括：一蒸發(fā)器本體，具有容納介質(zhì)的一空腔；設(shè)置在所述蒸發(fā)器本體內(nèi)的一液氨換熱器；所述液氨換熱器一端與液氨進口相連，另一端與設(shè)置在蒸發(fā)器本體內(nèi)的一氨氣收集裝置相連通，所述氨氣收集裝置設(shè)有一氣氨出口及至少一安全釋放氣體出口，分別設(shè)置在空腔內(nèi)的一蒸汽加熱噴射裝置；所述蒸汽加熱噴射裝置連接一蒸汽入口管道，所述蒸汽入口管道上設(shè)有一調(diào)節(jié)裝置；所述調(diào)節(jié)裝置均連接一控制系統(tǒng)；

所述氨氣空氣混合裝置包括：一混合器本體，所述混合器本體的一側(cè)連接一空氣入口段，另一側(cè)連接一混合氣體出口段；伸入所述混合器本體且靠近所述空氣入口段的一氨氣噴管，所述氨氣噴管的噴射方向指向所述混合氣體出口，且氨氣噴管的出口段與所述混合器本體軸線一致并位于混合器本體的中心位置；所述混合器本體的內(nèi)壁上設(shè)有多塊導(dǎo)流葉片，所述導(dǎo)流葉片分別交錯布置于所述混合器本體的兩側(cè)；所述導(dǎo)流葉片未與所述混合器本體的內(nèi)壁連接的一側(cè)的邊緣開設(shè)有均布的多個細長槽；

所述氣氨出口連接至一氨氣緩沖罐的一入口端，所述氨氣緩沖罐的出口端連通所述氨氣噴管。

進一步地，還包括設(shè)置于所述蒸發(fā)器本體的液位測量裝置及介質(zhì)溫度測量裝置；設(shè)置于所述氣氨出口的壓力測量裝置及氨氣溫度測量裝置；所述液位測量裝置、介質(zhì)溫度測量裝置、壓力測量裝置及氨氣溫度測量裝置均與所述控制系統(tǒng)信號連接。

進一步地，所述控制系統(tǒng)為一DCS(Distributed Control System分布式控制系統(tǒng))。

進一步地，所述液氨換熱器為一盤管式換熱器，所述盤管式換熱器采用外翅片管作為盤管。

進一步地，所述蒸發(fā)器本體的側(cè)壁靠近頂部的位置設(shè)有一溢流出口，所述蒸發(fā)器本體的底部設(shè)有一排污管。

進一步地，所述導(dǎo)流葉片均與所述混合器本體的內(nèi)壁形成一夾角，所述夾角的角度范圍為60°至90°。

進一步地，相鄰的所述導(dǎo)流葉片之間的軸向間距相等，均為所述混合器本體的寬度或直徑的0.45至0.65倍。

進一步地，距離氨氣噴管的噴口最近的導(dǎo)流葉片之間的軸向間距為混合器本體的寬度或直徑的7.5％至15％。

進一步地，距離所述氨氣噴管的噴嘴最近的兩片導(dǎo)流葉片之間的一基準間距為混合器本體的寬度或直徑的0.45至0.65倍；相鄰的所述導(dǎo)流葉片之間的間距沿氨氣噴管的噴射方向依次增大，依次增大的長度為所述基準間距的10％至15％。

進一步地，單片所述導(dǎo)流葉片上所述細長槽的開槽數(shù)量為12至25個；所述細長槽的長度為混合器本體的寬度或直徑的5％至8％，所述細長槽的寬度為1mm至3.5mm。

通過采取上述技術(shù)方案，以蒸汽水浴、電加熱水浴共同作為液氨蒸發(fā)手段，即可互為備用，確保氣氨的穩(wěn)定供應(yīng)，也可同時采用，二者相輔相成，提高能源利用率，節(jié)能環(huán)保，降低生產(chǎn)成本。并以結(jié)構(gòu)簡單的導(dǎo)流葉片使空氣氨氣均勻混合，通過合理設(shè)置導(dǎo)流葉片的傾斜角度、布置間距等參數(shù)，即可獲得較好的擾流效果，又可有效降低壓降，從而獲得最佳平衡。另外，開設(shè)于導(dǎo)流葉片邊緣的通孔不僅可以避免混合器本體內(nèi)壁附件出現(xiàn)死角，從而獲得更佳的擾流效果，且可避免在導(dǎo)流葉片的安裝連接處蓄積雜質(zhì)或液滴等，實現(xiàn)自動清掃、清理功能，降低維護的頻率和成本。另外，開設(shè)細長槽，可快速打散混合器本體中心位置的噴出的氨氣，更加有利于氨氣、空氣的均勻混合。

綜上，通過本實用新型的煙氣脫硝系統(tǒng)用氨預(yù)處理系統(tǒng)，能夠為脫硝系統(tǒng)穩(wěn)定、安全、可靠地提供濃度均勻的還原劑氨。

附圖說明

圖1為本實用新型一實施例中的煙氣脫硝系統(tǒng)用氨預(yù)處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)布置示意圖。

圖2為本實用新型一實施例中的液態(tài)氨蒸發(fā)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本實用新型一實施例中的氨氣空氣混合裝置的俯面結(jié)構(gòu)示意圖，已做剖視處理。

圖4為本實用新型一實施例中的氨氣空氣混合裝置的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖，已做局部剖視處 理。

圖5為本實用新型一實施例中的氨氣噴管的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為圖5中A-A向的剖面示意圖。

圖7為圖4中B-B向的剖面示意圖。

圖8為本實用新型一實施例中的導(dǎo)流葉片的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整的描述。

如圖1所述，在一實施例中，提供一種煙氣脫硝系統(tǒng)用氨預(yù)處理系統(tǒng)，包括：液態(tài)氨蒸發(fā)裝置100，氨氣空氣混合裝置300，向氨氣空氣混合裝置提供系統(tǒng)空氣的稀釋空氣供應(yīng)裝置200，如圖，一般為一或多組稀釋風(fēng)機。

結(jié)合圖1及圖2所示，液態(tài)氨蒸發(fā)裝置100包括：蒸發(fā)器本體104，具有容納介質(zhì)W(一般為溫水)的一空腔；設(shè)置在蒸發(fā)器本體104內(nèi)的一液氨換熱器108；液氨換熱器108一端與液氨進口相連，另一端與設(shè)置在蒸發(fā)器本體104內(nèi)的一氨氣收集裝置106相連通，氨氣收集裝置設(shè)有一氣氨出口105及至少一安全釋放氣體出口107，分別設(shè)置在空腔內(nèi)的電加熱器102及一蒸汽加熱噴射裝置101；電加熱器102的功率通過一控制調(diào)節(jié)開關(guān)進行調(diào)控；蒸汽加熱噴射裝置101連接一蒸汽入口管道，蒸汽入口管道上設(shè)有一調(diào)節(jié)裝置(如圖，為手動調(diào)節(jié)閥，自動調(diào)節(jié)閥及隔膜閥組成的閥門組)；控制調(diào)節(jié)開關(guān)及調(diào)節(jié)裝置均連接一控制系統(tǒng)(圖未示)；

其中，液氨蒸發(fā)裝置100還包括設(shè)置于所述蒸發(fā)器本體的液位測量裝置及介質(zhì)溫度測量裝置；設(shè)置于所述氣氨出口的壓力測量裝置及氨氣溫度測量裝置；所述液位測量裝置、介質(zhì)溫度測量裝置、壓力測量裝置及氨氣溫度測量裝置均與所述控制系統(tǒng)信號連接。

液氨換熱器108為一盤管式換熱器，在一些實施例中，為了提高換熱效率，盤管式換熱器采用外翅片管作為盤管。

蒸發(fā)器本體104的側(cè)壁靠近頂部的位置設(shè)有一溢流出口，蒸發(fā)器本體104的底部設(shè)有一排污管103。

控制系統(tǒng)為一DCS(Distributed Control System分布式控制系統(tǒng))，在主廠配置脫硝脫硫系統(tǒng)時，一般均采用DCS對處理系統(tǒng)的各組成部分進行遠程控制，其具體功能均為現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述。

通過上述液氨蒸發(fā)裝置，蒸汽直接通入蒸發(fā)器本體水浴內(nèi)，加熱水浴體內(nèi)的水(通常為 75℃～85℃)。多余的水通過溢流口溢流出去，盤管式換熱器浸沒在水浴的熱水內(nèi)，吸收熱水的熱量氣化并且過熱，收集在氣氨收集裝置內(nèi)，并通過重力分離霧沫夾帶的液滴，完全氣化過熱的氨氣輸送至氨氣緩沖罐。

在蒸發(fā)器液氨入口設(shè)置了氣動切斷閥，當水浴內(nèi)的測量水溫的變送器溫度和氣態(tài)氨氣出口溫度變送器測量氣相溫度都超過設(shè)定的低限，并且氣氨收集裝置的液位開關(guān)未報警，入口切斷閥打開，液態(tài)氨進入蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)器開始工作。蒸汽入口設(shè)置了氣動調(diào)節(jié)閥，氣動調(diào)節(jié)閥根據(jù)水浴溫度通過DCS計算自動調(diào)節(jié)閥門的開度，保證水浴溫度在設(shè)定的范圍內(nèi)，使氨氣的出口全部氣化并且在設(shè)定的低限溫度之上。當有下列報警中的任何一個出現(xiàn)，蒸發(fā)器會聲光報警并切斷入口閥門：

①水浴溫度低限；

②氨氣出口氣相溫度低限；

③中心筒液位開關(guān)報警。

同時在蒸發(fā)器出口設(shè)置了安全閥，防止超壓造成的危害，保證安全。

通過自動控制將水溫通過電加熱器的循環(huán)啟?？刂圃谟脩粼O(shè)定的工作范圍內(nèi)(通常為75℃～85℃)。當水位低于用戶設(shè)定的下限點時，無論水溫高低，電加熱器均停止加熱以防止干燒。蒸發(fā)器上設(shè)有安全閥，當壓力超高時安全閥放散。當氣相出口溫度低于設(shè)定值，由DCS發(fā)出指令，液氨入口切斷閥切斷，防止液氨從氣相出口溢出。控制方式為分組控制，分組控制投資費用少，控制上也好實現(xiàn)，設(shè)備使用壽命長。

如圖3及圖4所示，脫硝氨氣空氣混合裝置，包括：

混合器本體301，所述混合器本體的一側(cè)連接空氣入口段304，空氣入口段304連通空氣入口308；另一側(cè)連接混合氣體出口段306；混合氣體出口段306連通混合氣體出口310；

伸入混合器本體301且靠近空氣入口段304的氨氣噴管302，氨氣噴管302的噴射方向指向混合氣體出口306，且氨氣噴管303的出口段與混合器本體301軸線一致并位于混合器本體301的中心位置；如圖4，氨氣噴管302包括依次連接的氨氣入口段309、彎頭連接段307及氨氣噴出段303。結(jié)合圖5及圖6，在氨氣噴出段303的末端具有一主噴口，在氨氣噴出段303的側(cè)壁均勻開設(shè)多個輔助噴孔。

混合器本體301的內(nèi)壁上設(shè)有多塊導(dǎo)流葉片305，導(dǎo)流葉片305分別交錯布置于混合器本體301的兩側(cè)；

在各導(dǎo)流葉片305與混合器本體301的內(nèi)壁連接的一側(cè)的邊緣開設(shè)有一通孔；導(dǎo)流葉片305未與混合器本體301的內(nèi)壁連接的一側(cè)的邊緣開設(shè)有均布的多個細長槽。

其中，各導(dǎo)流葉片305均與混合器本體301的內(nèi)壁形成一夾角α，夾角α的角度范圍為 60°至90°，優(yōu)選75°。

相鄰的導(dǎo)流葉片305之間的軸向間距相等，均為混合器本體301的寬度或直徑的0.45至0.65倍。距離氨氣噴管302的噴口最近的導(dǎo)流葉片之間的軸向間距為混合器本體的寬度或直徑的7.5％至15％。

在另一些實施例中，距離氨氣噴管的噴嘴最近的兩片導(dǎo)流葉片之間的一基準間距為混合器本體的寬度或直徑的0.45至0.65倍；相鄰的所述導(dǎo)流葉片之間的間距沿氨氣噴管的噴射方向依次增大，依次增大的長度為所述基準間距的10％至15％。這是因為噴射的氨氣和空氣及二者的混合氣體沿噴射方向所帶的壓力是逐步降低的，導(dǎo)流葉片之間的間距相應(yīng)逐步增大，適應(yīng)此種壓力變化趨勢，更有利于降低裝置的整體壓降。

在其他實施例中，通孔的數(shù)量不限于一個，一般為單數(shù)，不超過7個，沿導(dǎo)流葉片與所述混合器本體的內(nèi)壁連接的一側(cè)的邊緣均布。所有通孔的開孔面積為內(nèi)壁截面的1.5％至3.5％。根據(jù)模擬軟件計算，此開孔率不會影響擾流混合效果，并且可有效防止導(dǎo)流葉片與內(nèi)壁的連接處蓄積雜物。

結(jié)合圖7及圖8，單片導(dǎo)流葉片上細長槽的開槽數(shù)量為12至25個。細長槽的長度為混合器本體的寬度或直徑的5％至8％，細長槽的寬度為1mm至3.5mm。通過這些細長槽，可以梳理混合器本體徑向中央?yún)^(qū)域壓力、風(fēng)速最強的氨氣、空氣及二者的混合氣體，在促進混合的基礎(chǔ)上，同時減少整體壓降。

在其他一些實施例中，各導(dǎo)流葉片上開設(shè)的細長槽的長度與該導(dǎo)流葉片與所述氨氣噴管的距離呈反比。同樣地，因為噴射的氨氣和空氣及二者的混合氣體沿噴射方向所帶的壓力是逐步降低的，細長槽的長度則相應(yīng)逐步縮短，適應(yīng)此種壓力變化趨勢，更有利于降低裝置的整體壓降。

通過采取上述技術(shù)方案，通過結(jié)構(gòu)簡單的導(dǎo)流葉片即可達到是空氣氨氣均勻混合的目的。并且通過合理設(shè)置導(dǎo)流葉片的傾斜角度、布置間距等參數(shù)，即可獲得較好的擾流效果，又可有效降低壓降，從而獲得最佳平衡。另外，開設(shè)于導(dǎo)流葉片邊緣的通孔不僅可以避免混合器本體內(nèi)壁附件出現(xiàn)死角，從而獲得更佳的擾流效果，且可避免在導(dǎo)流葉片的安裝連接處蓄積雜質(zhì)或液滴等，實現(xiàn)自動清掃、清理功能，降低維護的頻率和成本。另外，開設(shè)細長槽，可快速打散混合器本體中心位置的噴出的氨氣，更加有利于氨氣、空氣的均勻混合。

利用Fluent流場模擬軟件，根據(jù)上述實施例描述的結(jié)構(gòu)建造模型，對不同規(guī)格參數(shù)的氨氣空氣混合器進行模擬，均可獲得較佳混合效果，混合氣體均勻程度好。另外，在空氣入口側(cè)和混合氣體出口側(cè)分別檢測壓力，上述實施例描述的裝置的壓降較相近規(guī)格的其他種類現(xiàn) 有的氨氣空氣混合器均有不同程度降低，降低幅度在3％至8％。

上述氣氨出口105連接至一氨氣緩沖罐的一入口端，氨氣緩沖罐的出口端連通氨氣噴管302，共同構(gòu)成煙氣脫硝系統(tǒng)用氨預(yù)處理系統(tǒng)。

顯然，所描述的實施例僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。