一種高溫含氨氣體取樣系統(tǒng)的冷卻裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電廠化工技術(shù)領(lǐng)域，涉及煙氣脫硝系統(tǒng)中尿素水解器氣相出口取樣系統(tǒng)中的冷卻裝置，具體為高溫含氨氣體取樣系統(tǒng)的冷卻裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]國(guó)內(nèi)燃煤電廠選擇性催化還原法(SCR)脫硝裝置中的脫硝還原劑氨(NH3)早期以液氨制備為主，但液氨在運(yùn)輸、儲(chǔ)存等環(huán)節(jié)風(fēng)險(xiǎn)較高。尿素制氨技術(shù)由于較高的安全性，越來(lái)越受到廣大SCR脫硝用戶的高度關(guān)注，有著非常廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。
[0003]利用尿素的水解反應(yīng)制取氨氣，在水解反應(yīng)器出口氣相中氨氣含量較高，通常進(jìn)料50wt%重量百分比的尿素水溶液，水解器出口氣相含有氨氣37.5v%。但水解反應(yīng)器溫度較高(如160°C )，高壓反應(yīng)器條件下的高溫氣相混合物取樣十分不便，加之反應(yīng)器出口氣相中水分含量較高，不僅影響后續(xù)分析單元儀器的內(nèi)部元件，增加分析結(jié)果的不可靠性，也使得后續(xù)化驗(yàn)分析增加了困難。
[0004]為了保證取樣的真實(shí)性和安全性，務(wù)必要將取樣點(diǎn)的樣品送到取樣系統(tǒng)，其中一個(gè)重要環(huán)節(jié)就是將樣品引入冷卻器進(jìn)行一定程度的冷卻，在保證一定流量的情況下，將樣品冷卻到適合化驗(yàn)分析的安全范圍內(nèi)(如將樣品冷卻到30-40°C，可保證流量500-700ml/min)，才能滿足中華人民共和國(guó)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)-水、汽取樣裝置DL/T457-91。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中，冷卻裝置較多采用冷卻介質(zhì)(如自來(lái)水等)進(jìn)行熱量交換，更為普通的是直接向冷卻管進(jìn)水口進(jìn)水，經(jīng)過(guò)換熱后，攜帶熱量的低溫水直接從冷卻管的出水口排出，成本高，而且對(duì)所需氣體的冷卻速率較慢，冷卻介質(zhì)的利用率低，無(wú)法在最短時(shí)間內(nèi)獲得水解器出口氣相的化學(xué)組成，效率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，節(jié)能高效，安全可靠的高溫含氨氣體取樣系統(tǒng)的冷卻裝置。
[0007]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0008]一種高溫含氨氣體取樣系統(tǒng)的冷卻裝置，包括連接在反應(yīng)器氣相出口主管道上的取樣管道，以及依次連接在取樣管道上的預(yù)冷器和取樣冷卻器組；取樣冷卻器組至少包括一個(gè)取樣冷卻器，取樣冷卻器分別設(shè)置有連接預(yù)冷器樣品出口的冷卻器樣品氣入口，連接取樣容器的冷卻器樣品氣出口，以及用于冷卻介質(zhì)循環(huán)的冷卻介質(zhì)進(jìn)口和冷卻介質(zhì)出口 ；冷卻介質(zhì)出口連接預(yù)冷器冷卻物料入口。
[0009]優(yōu)選的，取樣冷卻器組中的多個(gè)取樣冷卻器并聯(lián)設(shè)置在預(yù)冷器樣品出口和取樣容器之間。
[0010]進(jìn)一步，多個(gè)取樣冷卻器的冷卻介質(zhì)出口連通匯總后分別連接到每個(gè)取樣冷卻器對(duì)應(yīng)的預(yù)冷器冷卻物料入口。
[0011]優(yōu)選的，取樣管道上依次設(shè)置有取樣高溫高壓閥組和高溫高壓排污閥；冷卻器樣品氣出口上依次設(shè)置減壓閥和取樣閥后取樣容器。
[0012]優(yōu)選的，取樣冷卻器采用管殼式冷卻器，內(nèi)部設(shè)置的盤(pán)管采用至少一層的雙蛇形或雙螺旋連續(xù)盤(pán)管，盤(pán)管的兩端分別連接冷卻器樣品氣入口和冷卻器樣品氣出口，冷卻介質(zhì)在盤(pán)管冷卻器殼體與盤(pán)管之間的空腔內(nèi)流動(dòng)。
[0013]優(yōu)選的，取樣冷卻器采用管殼式冷卻器，內(nèi)部的直管式換熱管兩端分別連接冷卻介質(zhì)進(jìn)口和冷卻介質(zhì)出口，管殼式冷卻器的外殼上端設(shè)置冷卻器樣品器入口，下端設(shè)置冷卻器樣品氣出口，外殼和換熱管之間填充有固體的氣體吸收填料。
[0014]進(jìn)一步，兩個(gè)取樣冷卻器并聯(lián)設(shè)置在預(yù)冷器樣品出口和取樣容器之間，一個(gè)取樣冷卻器采用二氧化碳固體吸收劑做氣體吸收填料，另一個(gè)取樣冷卻器采用氨氣固體吸收劑做氣體吸收填料。
[0015]進(jìn)一步，預(yù)冷器采用管殼式換熱器，內(nèi)部換熱管的兩端分別連接冷卻物料入口和出口。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果:
[0017]本發(fā)明通過(guò)預(yù)冷器將冷卻器組排除的冷卻介質(zhì)進(jìn)行二次利用，實(shí)現(xiàn)對(duì)取樣氣體的預(yù)先降溫和處理，充分利用排出的冷卻介質(zhì)的進(jìn)行交換，將熱能實(shí)現(xiàn)更好地富集，進(jìn)行后續(xù)的進(jìn)一步利用，提高了富集能量的品相；一條取樣管路可以對(duì)應(yīng)多個(gè)取樣冷卻器，而一個(gè)冷卻器對(duì)應(yīng)一個(gè)預(yù)冷器，這種根據(jù)具體情況隨意組合的方式可以使高溫樣品氣在冷卻環(huán)節(jié)及時(shí)有效的得到降溫；取樣冷卻器組的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能夠隨意的組裝和配合，不傷害取樣管路上的儀表閥門，避免了樣氣溫度過(guò)高損壞取樣裝置和后續(xù)檢測(cè)單元的儀器儀表，提高了對(duì)人員的安全性保護(hù)；使得本發(fā)明安全高效，使用方便，配置靈活，工作穩(wěn)定可靠。
[0018]進(jìn)一步的，通過(guò)取樣冷卻器的并聯(lián)，能夠同時(shí)滿足對(duì)大基數(shù)取樣的需求，并且保證冷卻器樣品出口排出的降溫要求；配合將各個(gè)取樣冷卻器的排出口連通匯總后，能夠消除各取樣冷卻器之間的降溫溫差，將各冷卻介質(zhì)的升溫均合后再分別通入到預(yù)冷器中，更好地提高了預(yù)冷器的效率，充分了利用了冷卻介質(zhì)。
[0019]進(jìn)一步的，利用設(shè)置的高溫高壓閥對(duì)取樣系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)總控制，在不取樣的時(shí)候保證尿素水解反應(yīng)器內(nèi)的正常工作，通過(guò)排污閥能夠在采樣時(shí)預(yù)先排出其中殘存氣體和水分，保證每次采樣的準(zhǔn)確性；通過(guò)在冷卻器樣品氣出口上布置的減壓裝置能夠調(diào)節(jié)使取樣過(guò)程中樣品流動(dòng)的壓差，一方面保證了取樣的準(zhǔn)確性，不會(huì)因?yàn)樵诔合路懦鋈萜鲀?nèi)的樣品，水分嚴(yán)重蒸發(fā)時(shí)攜帶走部分產(chǎn)物組分；另一方面能夠?qū)Σ煌瑮l件下的取樣要求進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)，適應(yīng)性好，可操作性高。
[0020]進(jìn)一步的，通過(guò)對(duì)取樣冷卻器結(jié)構(gòu)的限定和優(yōu)化，不僅能夠方便的對(duì)取樣冷卻器進(jìn)行加工和拆卸更換，不易堵塞；而且能夠根據(jù)對(duì)不同氣體的取樣和測(cè)試需求，利用不同結(jié)構(gòu)的取樣冷卻器進(jìn)行組合和先后配合使用，能夠方便快速的進(jìn)行樣品氣體的組分測(cè)試。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是本發(fā)明實(shí)例I中所述冷卻裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2是本發(fā)明實(shí)例中預(yù)冷器的連接結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖3是本發(fā)明實(shí)例2中所述冷卻裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖4是本發(fā)明實(shí)例3中所述取樣冷卻器組的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖中:1-反應(yīng)器氣相出口主管道；2_取樣管道；3_取樣高溫高壓閥；4_高溫高壓排污閥；5_預(yù)冷器；6_冷卻介質(zhì)進(jìn)口 ；7_冷卻介質(zhì)出口 ；8_取樣冷卻器；9_減壓閥；10_取樣閥；11_取樣容器；12-預(yù)冷器冷卻介質(zhì)出口 ；13_預(yù)冷器樣品氣入口 ；14_冷卻器樣品氣入口 ；15_冷卻器樣品氣出口 ；16_ 二氧化碳固體吸收劑；17_氨氣固體吸收劑。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，所述是對(duì)本發(fā)明的解釋而不是限定。
[0027]本發(fā)明所需要取樣的樣品氣經(jīng)過(guò)連接在取樣管道2上的取樣高溫高壓閥3和高溫高壓排污閥4排空后，再關(guān)閉高溫高壓排污閥4進(jìn)入各級(jí)取樣冷卻器8對(duì)應(yīng)的預(yù)冷器5，經(jīng)過(guò)初步預(yù)冷之后，進(jìn)入多級(jí)取樣冷卻器8，可以采用自來(lái)水作為低溫介質(zhì)從進(jìn)水口分別進(jìn)入各級(jí)取樣冷卻器8，作用之后的低溫介質(zhì)從各級(jí)取樣冷卻器8的冷卻介質(zhì)出口 7排出，匯總之后的熱水不直接排走，而是作為各級(jí)預(yù)冷器5的低溫介質(zhì)分成幾路分別進(jìn)入預(yù)冷器8，發(fā)揮作用后作為廢水排出取樣裝置后再加以對(duì)富集后的熱量進(jìn)行利用。
[0028]取樣冷卻器8用于電廠脫硝尿素水解反應(yīng)器的氣相取樣冷卻裝置，包括殼體和盤(pán)管，所述殼體頂端設(shè)置頂蓋，底端設(shè)置底座，頂蓋上一側(cè)設(shè)置冷卻介質(zhì)進(jìn)口 6，對(duì)稱的另一側(cè)設(shè)置冷卻介質(zhì)出口 7。
[0029]對(duì)氣樣氨氣濃度較低或組分中水分含量相對(duì)較小的情況下，在殼體內(nèi)部設(shè)置一組或多組熱交換效率較高的雙蛇形/雙螺旋結(jié)構(gòu)連續(xù)盤(pán)管，采用單層或多層冷卻管排列結(jié)構(gòu)，具體組數(shù)由所需冷卻面積的計(jì)算得來(lái)，最外層冷卻管口設(shè)置在殼體頂蓋偏心位置，與冷卻器樣品氣入口 14連接，最內(nèi)層冷卻管口設(shè)置在殼體頂蓋對(duì)稱的偏心位置，與冷卻器樣品氣出口 15連接。