本發(fā)明屬于燃煤電廠氨汽化技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種采用低能耗的旋流汽化器來(lái)汽化液氨的方法及裝置，適用于采用氨氣作為還原劑的脫硝系統(tǒng)。具體地說(shuō)，本發(fā)明提供了一種電廠低能耗旋流汽化液氨的方法及裝置。
背景技術(shù)：
目前，電廠燃煤煙氣脫硝裝置的主流技術(shù)包括scr(選擇性催化還原)技術(shù)、sncr(選擇性非催化還原)技術(shù)以及兩種技術(shù)的耦合。scr技術(shù)是指在320℃-420℃的溫度窗口內(nèi)，在催化劑作用下，煙氣中的nox選擇性的與還原劑發(fā)生反應(yīng)并生成氮?dú)夂退_(dá)到去除nox的脫硝技術(shù)。sncr技術(shù)是一種不用催化劑，在850℃-1100℃的溫度范圍內(nèi)，噴入爐內(nèi)的還原劑將煙氣中的nox還原脫除，生成氮?dú)夂退那鍧嵜撓跫夹g(shù)。上述脫硝技術(shù)的還原劑包括液氨、氨氣、氨水、尿素等。
采用氨氣作為還原劑的脫硝系統(tǒng)中需配置氨汽化系統(tǒng)，并將汽化的氨氣與空氣混合后噴入爐膛/煙道中進(jìn)行脫硝反應(yīng)。國(guó)內(nèi)使用的汽化器主要有電熱式、電熱水浴式、熱水循環(huán)式、空溫式幾種。
中國(guó)實(shí)用新型專利授權(quán)公告號(hào)cn201748155u發(fā)明了一種電加熱水浴式液氨汽化器。通過(guò)電加熱水浴來(lái)汽化氨得到氨氣；同樣的，中國(guó)實(shí)用新型專利授權(quán)公告號(hào)cn201988334u發(fā)明了一種水浴式液氨汽化器。上述氨汽化方式均是通過(guò)電加熱水域汽化液氨，其耗能比較大。
中國(guó)實(shí)用新型專利授權(quán)公告號(hào)cn202125726u發(fā)明了一種旋流型空溫式汽化器，由兩組以上旋流式空溫?fù)Q熱管組件陣列式布置，通過(guò)連接固定件固定連接在一起組合而成。
中國(guó)實(shí)用新型專利授權(quán)公告號(hào)cn202691591u公開了一種應(yīng)用于scr脫硝或氨法脫硫工藝中的液氨汽化系統(tǒng)。通過(guò)循環(huán)水換熱器來(lái)汽化液氨，以低能耗、低投入獲得所需氨氣。
上述氨汽化器均是通過(guò)加熱液氨后使之汽化的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)液氨汽化的。汽化過(guò)程中能耗高，且汽化后的氨氣與空氣混合易發(fā)生爆炸，增加了系統(tǒng)生產(chǎn)的危險(xiǎn)性。
中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公布號(hào)cn104888604a公開了一種切向旋流型氨水汽化器，通過(guò)熱風(fēng)以切向旋轉(zhuǎn)方式進(jìn)入筒體，與氨水霧滴形成熱交換，從而達(dá)到汽化液氨的目的。但是該專利申請(qǐng)的裝置只有一個(gè)入口和出口，并未考慮液氨未完全汽化后的氣-液分離問(wèn)題。
針對(duì)上述問(wèn)題，為了降低氨汽化能耗，避免氨汽化過(guò)程中發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)，最終達(dá)到低能耗安全汽化液氨的目的，本領(lǐng)域急需開發(fā)一種電廠低能耗旋流汽化液氨的方法及裝置。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有燃煤電廠氨汽化系統(tǒng)能耗高和安全系數(shù)低的技術(shù)問(wèn)題，提供了一種低能耗的旋流汽化液氨的方法及裝置。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
一種電廠低能耗旋流汽化液氨的方法，該方法包括以下步驟：
(a)將液氨與稀釋水在攪拌換熱釜內(nèi)混合均勻，同時(shí)用冷卻水帶走液氨稀釋時(shí)放出的熱量；
(b)將稀釋后的稀氨水溶液作為分散相通過(guò)噴嘴噴入旋流汽化器內(nèi)，回用電廠除塵后的帶溫?zé)煔庾鳛檫B續(xù)相與稀氨水液滴在旋流汽化器內(nèi)進(jìn)行高速湍流運(yùn)動(dòng)，液氨在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中汽化并在離心力場(chǎng)作用下隨著煙氣從旋流汽化器溢流口流出，部分未汽化的低濃度的氨水從旋流汽化器底部流出后與稀釋后的氨水混合再次通入旋流汽化器進(jìn)行循環(huán)汽化；
(c)從旋流汽化器流出的混合氣體與回用煙氣按比例混合后通入脫硝反應(yīng)器進(jìn)行sncr/scr脫硝反應(yīng)。
所述步驟(b)中回用電廠除塵后的帶溫?zé)煔獾臏囟仍?00℃-150℃之間。
所述步驟(b)中稀氨水溶液的濃度在20％-30％之間，溫度在50℃-80℃之間。
所述步驟(b)中進(jìn)入旋流汽化器內(nèi)的稀氨水質(zhì)量與帶溫?zé)煔獾捏w積比在100g/m3-300g/m3之間。
所述步驟(c)中經(jīng)旋流汽化器汽化后進(jìn)入脫硝反應(yīng)器的氨氣體積占回用煙氣的10％-15％之間。
一種電廠低能耗旋流汽化液氨的裝置，包括攪拌換熱釜、靜態(tài)混合器、旋流汽化器、稀氨水收集罐和混合器，所述攪拌換熱釜的稀氨水出液口與靜態(tài)混合器的第一進(jìn)液口連接，靜態(tài)混合器的出液口與旋流汽化器的液體入口連接，旋流汽化器的底流口與稀氨水收集罐的進(jìn)液口連接，稀氨水收集罐的出液口通過(guò)離心泵與靜態(tài)混合器的第二進(jìn)液口連接，攪拌換熱釜的冷卻水出口連接熱水管網(wǎng)，旋流汽化器的溢流口與混合器的進(jìn)氣口連接，除塵后的煙氣通過(guò)風(fēng)機(jī)分別與旋流汽化器的氣態(tài)入口和混合器的進(jìn)氣管線連接，混合器的出氣口連接至脫銷反應(yīng)器。
所述旋流汽化器由單根或多根旋流器組成。
所述在旋流汽化器的外壁可加裝保溫層或加熱盤管，以保證旋流汽化器有較高的氨汽化效率。
本發(fā)明采用以上技術(shù)方案，與背景技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1)引入除塵后的帶溫?zé)煔庾鳛檫B續(xù)相，利用旋流場(chǎng)內(nèi)強(qiáng)湍流流動(dòng)，耦合氨液滴汽化及氣液分離過(guò)程。旋轉(zhuǎn)湍流場(chǎng)內(nèi)在帶溫?zé)煔饧铀侔币旱纹耐瑫r(shí)，內(nèi)旋流形成的負(fù)壓區(qū)加快了汽化氨氣的分離過(guò)程，極大的提高了氨汽化速率；
2)帶溫?zé)煔鈨?nèi)主要成分為二氧化碳，用作氨氣的稀釋氣體，極大的降低了氨氣爆炸的風(fēng)險(xiǎn)；
3)簡(jiǎn)化了氨汽化系統(tǒng)，降低了系統(tǒng)投資及運(yùn)行成本。
附圖說(shuō)明
圖1是本發(fā)明應(yīng)用的一個(gè)電廠低能耗旋流汽化液氨的工藝流程圖。
圖中：1、攪拌換熱釜；2、靜態(tài)混合器；3、旋流汽化器；4、稀氨水收集罐；5、混合器；6、風(fēng)機(jī)；7、離心泵。
具體實(shí)施方式
本申請(qǐng)的發(fā)明人在經(jīng)過(guò)了廣泛和深入的研究后發(fā)現(xiàn)，回用電廠除塵后的帶溫?zé)煔庾鳛檫B續(xù)相與氨液滴在旋流汽化器內(nèi)進(jìn)行高速湍流運(yùn)動(dòng)，液氨在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中汽化并在離心力場(chǎng)作用下隨著煙氣從旋流汽化器溢流口流出，部分未汽化的低濃度的氨水從旋流汽化器底部流出后與新鮮高濃度的氨水混合重新進(jìn)入旋流汽化器內(nèi)汽化。這樣不僅可以利用帶溫?zé)煔饧訌?qiáng)氨汽化過(guò)程，而且在旋流汽化器內(nèi)壓力梯度下使得汽化后的氨氣與氨水高效分離，從而加速了氨汽化速度。同時(shí)，帶溫?zé)煔庾鳛檫B續(xù)相避免了氨爆炸發(fā)生，增加了氨汽化過(guò)程的安全系數(shù)?；谏鲜霭l(fā)現(xiàn)，本發(fā)明得以完成。
根據(jù)附圖1詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的系統(tǒng)及方法應(yīng)用的一種電廠低能耗旋流汽化液氨的方法及裝置，參見(jiàn)附圖1：
液氨與稀釋水在攪拌換熱釜內(nèi)混合均勻形成稀氨水，同時(shí)用冷卻水帶走液氨稀釋時(shí)放出的熱量。稀釋后的氨水溶液作為分散相通過(guò)噴嘴噴入旋流汽化器內(nèi)，回用電廠除塵后的帶溫?zé)煔庾鳛檫B續(xù)相與氨液滴在旋流汽化器內(nèi)進(jìn)行高速湍流運(yùn)動(dòng)，液氨在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中汽化并在離心力場(chǎng)作用下隨著煙氣從旋流汽化器溢流口流出，部分未汽化的低濃度的氨水從旋流汽化器底部流出后與稀釋后的氨水混合再次通入旋流汽化器進(jìn)行循環(huán)汽化。從旋流汽化器流出的混合氣體與回用煙氣按比例混合后通入脫硝反應(yīng)器進(jìn)行sncr/scr脫硝反應(yīng)。
實(shí)施例
下面結(jié)合具體的實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明。但是，應(yīng)該明白，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明范圍的限制。下列實(shí)施例中未注明具體條件的試驗(yàn)方法，通常按照常規(guī)條件，或按照制造廠商所建議的條件。除非另有說(shuō)明，所有的百分比和份數(shù)按重量計(jì)。
在一個(gè)330mw規(guī)模電廠機(jī)組的煤粉爐脫硝系統(tǒng)氨汽化系統(tǒng)中，按照本發(fā)明的方法，采用煙氣回用作為連續(xù)相，進(jìn)行低能耗氨汽化，其具體運(yùn)作過(guò)程及效果描述如下：
1.物料性質(zhì)及相關(guān)參數(shù)
回用煙氣溫度為115℃，煙氣流量為2000m3/h，液氨消耗量為200kg/h，冷卻水用量為800kg/h。
2.實(shí)施過(guò)程
200kg/h的液氨與稀釋水在攪拌換熱釜內(nèi)混合均勻形成濃度為30％的稀氨水，同時(shí)用800kg/h冷卻水帶走液氨稀釋時(shí)放出的熱量。稀釋后的氨水溶液作為分散相通過(guò)噴嘴噴入旋流汽化器內(nèi)，回用電廠除塵后的帶溫?zé)煔?流量為2000m3/h)作為連續(xù)相與氨液滴在旋流汽化器內(nèi)進(jìn)行高速湍流運(yùn)動(dòng)，液氨在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中汽化并在離心力場(chǎng)作用下隨著煙氣從旋流汽化器溢流口流出，氨氣濃度約為12％，部分未汽化的低濃度的氨水從旋流汽化器底部流出后與稀釋后的氨水混合再次通入旋流汽化器進(jìn)行循環(huán)汽化。
3.結(jié)果分析
通過(guò)使用低能耗旋流汽化液氨的方法及裝置后，每小時(shí)汽化液氨200kg，與常規(guī)汽化方法相比節(jié)約電量30kwh。此外，通過(guò)煙氣作為連續(xù)相，極大的降低了氨氣爆炸的危險(xiǎn)性。
本發(fā)明提及的所有文獻(xiàn)都在本申請(qǐng)中引用作為參考，就如同每一篇文獻(xiàn)被單獨(dú)引用作為參考那樣。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明的上述講授內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明做各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書限定的范圍。