CN102720947B - 液氨气化系统及其气化工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种液氨气化系统及其气化工艺，尤其涉及一种应用于SCR脱硝或氨法脱硫工艺中的液氨气化系统及其气化工艺，所述系统包括相互连接的液氨输送装置、换热装置和气氨存储装置，其中，所述换热装置为循环水换热装置，所述循环水换热装置包括壳体、设置在所述壳体内的换热管、设置在所述壳体上的循环水输入口和循环水输出口、液氨输入口和气氨输出口；所述工艺应用循环水进行液氨气化。与现有技术相比，本发明系统设计优化，工艺流程简单且节能环保，以低能耗、低投入获得所需气氨的同时，充分利用了液氨的制冷性能，实现了能源的综合利用，节能效果显著，且节约用地，经济成本大幅降低，适于在需要应用气氨的SCR脱硝等领域中推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种液氨气化系统及其气化工艺，尤其涉及一种应用于SCR脱硝或者以氨为原料的脱硫工艺中的液氨气化系统及其气化工艺。
背景技术
在冶金、化工、燃煤发电等工业领域所产生的工业尾气中以硫、氮的氧化物（SO2、NOx）污染物为主，对这些烟气污染物的治理技术比较成熟的有石灰石-石膏法、氨法、双碱法、选择性催化还原（SCR）法、选择性非催化还原（SNCR）法、低氮燃烧法等，其中，氨法比较受推崇，因其工艺流程简单，并能够无污染地达到烟气中的硫、氮污染物的高效脱除，同时，所得铵盐产物还能够作为肥料来源加以充分利用，相应地降低投资成本，增加经济收益。然而，对于需要应用气氨（NH3）的SCR脱硝等工艺中，普遍耗耗能大，造成经济成本的增加，进而导致整个氨法净化工艺的成本增加，从而使氨法推广应用受到局限。
目前，获得气氨的方法主要有两种：一种是尿素热解法，通过尿素热解系统利用电加热器等提供热量使尿素分解为气氨和二氧化碳，该法从投入原料到热解反应发生再到产物分离，过程复杂，系统设置要求高，同时，还需要耗费大量的材料和能源，经济成本过高，不利于推广应用；另一种是通过液氨气化获得气氨，主要采用蒸汽加热的方法把液氨蒸发为气氨，因液氨的沸点为-33.4℃，极易气化，而该方法利用高热值蒸汽为热源，不可避免地造成大量热源的浪费，同样，获得蒸汽热源也需要耗能，从而，造成经济成本的增加，使氨法的推广应用受到限制。
因此，亟待研究开发出一种液氨气化系统及其气化工艺，以节能减耗的方式和低经济成本的投入，实现气氨获得，从而使氨法能够在需要应用气氨的SCR脱硝或者以氨为原料的脱硫等工艺中得到推广应用。
发明内容
本发明的目的是，针对现有技术存在的问题，提供一种液氨气化系统及其气化工艺，能够以低能耗、低投入获得气氨，为需要应用气氨的SCR脱硝等工艺提供低成本的保障，同时，也使液氨的制冷性能得到应用，充分避免能源浪费。
本发明解决问题的技术方案是：提供一种液氨气化系统，包括相互连接的液氨输送装置、换热装置和气氨存储装置，其中，所述换热装置为循环水换热装置，所述循环水换热装置包括壳体、设置在所述壳体内的换热管、设置在所述壳体上的循环水输入口和循环水输出口、液氨输入口和气氨输出口。
进一步地，所述循环水换热装置还包括设置在壳体内的折流板；优选地，所述折流板有多个，在所述壳体内间隔设置。
进一步地，所述循环水输出口设置在所述壳体的顶部，所述循环水输入口设置在所述壳体的底部；所述液氨输入口设置在所述壳体的侧下部，所述气氨输出口设置在所述壳体的侧上部。
进一步地，所述换热管呈蛇形分布或者并列平行分布；所述壳体为圆柱形。
优选地，在所述壳体顶部还设置有排气口，在所述壳体的底部还设置有排净口。
优选地，所述循环水换热装置还包括检查口，所述检查口设置在所述壳体下部。
优选地，所述换热管由20钢、16Mn钢管或者16Mn合金钢管构成。
本发明还提供了一种液氨气化工艺，包括如下步骤：
（1）循环水输送
使循环水自循环水输入口输送到换热装置中；
（2）液氨输入
通过液氨输送装置将液氨自液氨输入口输送到换热装置内的换热管中；
（3）液氨气化
步骤（2）中输入的液氨与步骤（1）中输入的循环水在换热装置内进行热交换，使液氨气化为气氨；
（4）气氨输出
步骤（3）所得气氨自气氨输出口进入气氨存储装置；
（5）循环水输出
步骤（3）中与液氨进行热交换后的循环水自循环水输出口排出。
进一步地，在步骤（3）中，所述液氨在换热管内自下而上运行，所述循环水在换热装置的壳体内自下而上运行，并与换热装置内设置的多个折流板相遇形成湍流，使循环水与液氨充分进行热交换。
进一步地，所述循环水能够为凉水塔中的水，便于将液氨的制冷性能加以充分利用，特别是燃煤电厂的脱硫脱硝工艺中，应用其凉水塔中的循环水，能够有效避免凉水塔中的水的蒸发，从而达到节约水资源的目的，同时，也使电厂实现了能源的循环利用，进而达到利于整个生产系统的节能减耗效果。
进一步地，所述循环水还能够为工业水、一次水或其它水源。
应用本发明液氨气化系统时，将其设置在SCR脱硝等工艺的气氨输送装置前，根据需要进行液氨气化，向工艺系统输送气氨。本发明液氨气化系统结构设置简单，与现有的液氨蒸发装置和气氨制备等装置相比，节省大量材料的同时，节约了大量经济成本；本发明液氨气化工艺充分利用液氨的性能，利用循环水使液氨的制冷性能得到应用，同时，与现有的气氨制取工艺相比，节省了大量能源，也避免了大量能源如蒸汽等的浪费。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：系统设计新颖，优化合理，工艺流程简单且节能环保，以低能耗、低投入获得所需气氨的同时，还充分利用了液氨的制冷性能，实现了能源的综合利用，节能效果显著，且节约用地，使经济成本大幅降低，适于在需要应用气氨的SCR脱硝等工艺领域中推广应用。
附图说明
图1为本发明液氨气化系统的结构示意图；
图2为本发明液氨气化系统的换热装置的结构示意图；
图3为应用本发明液氨气化系统进行液氨气化时的结构示意图。
图中所示：1-液氨输送装置；2-循环水换热装置，201-壳体，202-换热管，203-折流板，204-检查口，205-循环水输入口，206-循环水输出口，207-液氨输入口，208-气氨输出口，209-排气口，210-排净口；3-气氨存储装置；4-SCR反应器。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，本发明一种液氨气化系统，包括相互连接的液氨输送装置1、换热装置和气氨存储装置3，其中，所述换热装置为循环水换热装置2。
如图2所示，循环水换热装置2包括壳体201、设置在壳体201内的换热管202、在壳体201内间隔设置的3个折流板203、设置在壳体201下部的检查口204、设置在壳体201上的循环水输入口205和循环水输出口206、液氨输入口207和气氨输出口208、排气口209和排净口210；其中，循环水输入口205设置在壳体201的底部，循环水输出口206设置在壳体201的顶部；液氨输入口206设置在壳体201的侧下部，气氨输出口208设置在壳体201的侧上部；排气口209设置在壳体201的顶部，排净口210设置在壳体201的底部。
上述实施例中，所述换热管202呈蛇形分布；所述换热管202由16Mn钢管；所述折流板203的设置，能够使水形成湍流，进而使热交换充分进行。
如图3所示，以向燃煤电厂SCR脱硝工艺系统提供气氨为例，应用本发明液氨气化系统进行液氨气化，包括如下步骤：
（1）循环水输送
以该燃煤电厂凉水塔中的水位循环水，使循环水自循环水输入口205输送到换热装置2中；
（2）液氨输入
通过液氨输送装置1将液氨自液氨输入口207输送到换热管202中；
（3）液氨气化
步骤（2）中输入的液氨与步骤（1）中输入的循环水在换热装置2的壳体201内进行热交换，使液氨气化为气氨，其中，所述液氨在换热管202内自下而上运行，所述循环水在壳体201内自下而上运行，并与折流板203相遇形成湍流，使循环水与液氨充分进行热交换；
（4）气氨输出
步骤（3）所得气氨自气氨输出口208进入气氨存储装置3，然后，根据需要输送到SCR脱硝工艺系统的SCR反应器4中加以利用；
（5）循环水输出
步骤（3）中与液氨进行热交换后的循环水自循环水输出口206排放到凉水塔中，继续作为冷却液氨的循环水进行循环利用。
在上述液氨气化工艺过程中，将液氨的制冷性能进行了充分利用，有效避免了凉水塔中的水的蒸发，从而达到节约水资源的目的，同时，也使电厂实现了能源的循环利用，进而达到利于整个生产系统的节能减耗效果。
实施例2
如图1及图2所示，一种液氨气化系统的设置及分布同实施例1，其中，不同设置的是：所述换热管呈并列平行分布，即采用列管式换热器；所述换热管由16Mn合金钢管构成；所述折流板的数量为4个。
如图3所示，以向燃煤电厂SCR脱硝工艺系统提供380kg/h的气氨量为例，应用本发明液氨气化系统进行液氨气化，同实施例1，除如下步骤：
在步骤（1）中，循环水自循环水输入口205进入到换热装置2中时的入口处温度为30℃；
在步骤（3）中，所用循环水的流量为52.3m3/h。
应用本发明进行液氨气化，年回收低温液氨蒸发的冷量为1.2×109kcal，年节省蒸汽（以0.53Mpa计）2100吨，减少了大量循环水的蒸发损失，并且避免了大量蒸汽冷凝水的浪费，充分实现能源的循环利用，以及显著的节能环保效果。
实施例3
如图1及图2所示，一种液氨气化系统的设置及分布同实施例1，其中，不同设置的是：所述换热管呈并列平行分布；所述换热管由16Mn合金钢管构成；所述折流板的数量为6个。
如图3所示，以向燃煤电厂SCR脱硝工艺系统提供360kg/h的气氨量为例，应用本发明液氨气化系统进行液氨气化，同实施例1，除如下步骤：
在步骤（1）中，循环水自循环水输入口205进入到换热装置2中时的入口处温度为32℃；
在步骤（3）中，所用循环水的流量为45m3/h。
应用本发明进行液氨气化，年回收低温液氨蒸发的冷量为1.0×109kcal，年节省蒸汽（以0.53Mpa计）2000吨。
实施例4
如图1及图2所示，一种液氨气化系统的设置及分布同实施例1，其中，不同设置的是：所述折流板的数量为5个。
如图3所示，以向燃煤电厂SCR脱硝工艺系统提供400kg/h的气氨量为例，应用本发明液氨气化系统进行液氨气化，同实施例1，除如下步骤：
在步骤（1）中，循环水自循环水输入口205进入到换热装置2中时的入口处温度为28℃；
在步骤（3）中，所用循环水的流量为60m3/h。
应用本发明进行液氨气化，年回收低温液氨蒸发的冷量为2.0×109kcal，年节省蒸汽（以0.53Mpa计）2500吨。
实施例5
如图1及图2所示，一种液氨气化系统的设置及分布同实施例1，其中，不同设置的是：所述换热管成并列平行分布。
如图3所示，以向燃煤电厂SCR脱硝工艺系统提供400kg/h的气氨量为例，应用本发明液氨气化系统进行液氨气化，同实施例1。
实施例6
如图1及图2所示，一种液氨气化系统的设置及分布同实施例2，其中，不同设置的是：所述换热管成并列平行分布。
如图3所示，以向燃煤电厂SCR脱硝工艺系统提供370kg/h的气氨量为例，应用本发明液氨气化系统进行液氨气化，同实施例1，除如下步骤：
在步骤（1）中，循环水自循环水输入口205进入到换热装置2中时的入口处温度为31℃；
在步骤（3）中，所用循环水的流量为56m3/h。
应用本发明进行液氨气化，年回收低温液氨蒸发的冷量为2.1×109kcal，年节省蒸汽（以0.53Mpa计）2200吨。
实施例7
如图1及图2所示，一种液氨气化系统的设置及分布同实施例1，其中，不同设置的是：所述换热管呈并列平行分布，即采用列管式换热器；所述换热管由20钢构成；所述折流板的数量为4个。
如图3所示，以向燃煤电厂SCR脱硝工艺系统提供380kg/h的气氨量为例，应用本发明液氨气化系统进行液氨气化，同实施例1，除如下步骤：
在步骤（1）中，循环水自循环水输入口205进入到换热装置2中时的入口处温度为29℃；
在步骤（3）中，所用循环水的流量为53.3m3/h。
应用本发明进行液氨气化，年回收低温液氨蒸发的冷量为1.4×109kcal，年节省蒸汽（以0.53Mpa计）2150吨，减少了大量循环水的蒸发损失，并且避免了大量蒸汽冷凝水的浪费，充分实现能源的循环利用，以及显著的节能环保效果。
本发明不限于上述实施方式，本领域技术人员所做出的对上述实施方式任何显而易见的改进或变更，都不会超出本发明的构思和所附权利要求的保护范围。
Claims (5)
1.一种液氨气化系统，包括相互连接的液氨输送装置、换热装置和气氨存储装置，所述换热装置为循环水换热装置，所述循环水换热装置包括壳体、设置在所述壳体内的换热管、设置在所述壳体上的循环水输入口和循环水输出口、液氨输入口和气氨输出口；所述壳体为圆柱形；
其特征在于：所述换热装置为列管式换热器，换热管呈蛇形分布或者并列平行分布；所述循环水换热装置还包括设置在壳体内的折流板，所述折流板有多个，在所述壳体内间隔设置；所述循环水输出口设置在所述壳体的顶部，所述循环水输入口设置在所述壳体的底部；所述液氨输入口设置在所述壳体的侧下部，所述气氨输出口设置在所述壳体的侧上部。
2.根据权利要求1所述的液氨气化系统，其特征在于：在所述壳体顶部还设置有排气口，在所述壳体的底部还设置有排净口。
3.根据权利要求1所述的液氨气化系统，其特征在于：所述循环水换热装置还包括检查口，所述检查口设置在所述壳体下部。
4.根据权利要求1所述的液氨气化系统，其特征在于：所述换热管由20钢、16Mn钢管或者16Mn合金钢管构成。
5.一种根据权利要求1所述的液氨气化系统的液氨气化工艺，其特征在于，包括如下步骤：
(1)循环水输送
使循环水自循环水输入口输送到换热装置中；
(2)液氨输入
通过液氨输送装置将液氨自液氨输入口输送到换热装置内的换热管中；
(3)液氨气化
步骤(2)中输入的液氨与步骤(1)中输入的循环水在换热装置内进行热交换，使液氨气化为气氨；所述液氨在换热管内自下而上运行，所述循环水在换热装置的壳体内自下而上运行；
在步骤(3)中，所述液氨在换热管内自下而上运行，所述循环水在换热装置的壳体内自下而上运行，并与换热装置内设置的多个折流板相遇形成湍流，使循环水与液氨进行热交换；
(4)气氨输出
步骤(3)所得气氨自气氨输出口进入气氨存储装置；
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步骤(3)中与液氨进行热交换后的循环水自循环水输出口排出。
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