CN107051157A - 一种sncr脱硝还原剂制备储存输送系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种设计合理的SNCR脱硝还原剂制备储存输送系统及方法，系统简单、运行方便、投资成本少、能源消耗低、无废水排放，真正达到节能减排的目的。本发明包括还原剂制备系统、还原剂储存系统和还原剂输送系统。先向尿素溶解罐加入除盐水和固体尿素，尿素溶解罐内制备成质量浓度为30‑40%的尿素溶液；尿素溶液通过尿素溶液转运泵打入尿素溶液储罐储存待用，保持尿素溶液温度在30‑40℃；经过二号蒸汽盘管和蒸汽疏水阀组之后的疏水接入除盐水箱，供除盐水加热，运行时，锅炉实际需要的尿素溶液量反馈给尿素溶液输送泵，尿素溶液输送泵向锅炉输出尿素溶液；锅炉实际需要的除盐水量反馈给除盐水泵，除盐水泵向锅炉输出除盐水。

Description

一种SNCR脱硝还原剂制备储存输送系统及方法
技术领域
本发明涉及一种SNCR脱硝还原剂制备储存输送系统及方法。
背景技术
随着环保要求的日益提高，SNCR技术在燃煤锅炉烟气脱硝领域应用越来越多。主要的SNCR脱硝还原剂有两种：20%氨水和尿素溶液，其中尿素因其来源广泛、储存运输方便、安全性高，被多数工程所采用。无论是使用20%氨水还是尿素溶液作为还原剂，均需要除盐水在炉前进一步稀释，以保证喷枪处的雾化性能，达到更好脱硝效果。
现有的SNCR脱硝还原剂制备储存输送技术，如申请号为201110232337.1的中国专利，均存在以下问题需要解决：
(1) 在尿素溶液制备、储存和输送过程中需配套加热装置，以防尿素溶解后的再结晶。在北方，冬季除盐水在输送过程也需要配套加热装置，常用的加热方式有蒸汽伴热或电伴热，对于长距离输送管道而言，这两种方式投资和运行成本较高。(2) 目前大机组SNCR脱硝项目基本建设完成，小机组SNCR脱硝较多，现在的机组一般都经过低氮改造，氮氧化物含量较低，SNCR脱硝所用的尿素量有限，再设置固体尿素储罐、斗提机等尿素制备设备，无疑增加了投资和运行成本。(3) 大机组的运行负荷较稳定，而小机组负荷灵活多变，在现有市场环境下，如何优化SNCR脱硝还原剂制备储存输送流程、保证系统经济配置、合理简单运行给设计和建设单位带来了难题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种设计合理的SNCR脱硝还原剂制备储存输送系统及方法，系统简单、运行方便、投资成本少、能源消耗低、无废水排放，真正达到节能减排的目的。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种SNCR脱硝还原剂制备储存输送系统，其特征在于：包括还原剂制备系统、还原剂储存系统和还原剂输送系统；
还原剂制备系统包括尿素溶解罐、一号蒸汽盘管、搅拌器、一号自吸罐、二号自吸罐、尿素溶液转运泵、废水坑、废水转运泵、一号除盐水输入管和尿素溶液循环管；搅拌器安装在尿素溶解罐内；一号除盐水输入管与尿素溶解罐连接；一号自吸罐的进口与尿素溶解罐连接，出口与尿素溶液转运泵的进口连接；二号自吸罐的进口与废水坑连接，出口与废水转运泵的进口连接，废水转运泵的出口与尿素溶解罐连接；一号蒸汽盘管安装在尿素溶解罐内；尿素溶液循环管的进口与尿素溶液转运泵的出口连接，出口与尿素溶解罐连接；
还原剂储存系统包括尿素溶液储罐、除盐水箱、二号蒸汽盘管、三号蒸汽盘管、二号除盐水输入管和蒸汽疏水阀组；尿素溶液转运的出口与尿素溶液储罐连接；二号蒸汽盘管安装在尿素溶液储罐内，其出口与除盐水箱连接；蒸汽疏水阀组安装在二号蒸汽盘管的出口；二号除盐水输入管与除盐水箱连接；三号蒸汽盘管安装在除盐水箱内；
还原剂输送系统包括回流调节阀、尿素溶液输送泵、除盐水泵、除盐水调节阀组、除盐水回流管、除盐水输出管、尿素溶液输出管、一号流量计和二号流量计；除盐水泵的进口与除盐水箱连接，出口与除盐水输出管连接；除盐水调节阀组安装在除盐水输出管上；除盐水回流管的进口与除盐水输出管连接，出口与除盐水箱连接；回流调节阀安装在除盐水回流管上；尿素溶液输送泵的进口与尿素溶液储罐连接，出口与尿素溶液输出管连接；一号流量计安装在尿素溶液输出管上，二号流量计安装在除盐水输出管上。
本发明所述的还原剂制备系统还包括固体尿素投料口，固体尿素投料口设置在尿素溶解罐上。
本发明所述的尿素溶解罐和废水坑均采用地下式。
本发明所述的固体尿素投料口上设置有粗过滤装置。
本发明所述的还原剂输送系统中除盐水输出管和尿素溶液输出管平行布置，保温时包裹在一起，两者外壁之间的间距保持在10mm～15mm之间。
本发明所述的尿素溶解罐、尿素溶液储罐和除盐水箱外均设有保温层。
本发明所述的一号流量计为电磁流量计，二号流量计为涡轮流量计，除盐水泵为热水型多级离心泵，尿素溶液输送泵为变频计量泵。
一种SNCR脱硝还原剂制备储存输送系统的还原剂制备储存输送方法，其特征在于：步骤为：
（1）、开始制备尿素溶液前，先向尿素溶解罐加入除盐水，并通过一号蒸汽盘管将除盐水均匀加热至一定温度；开启搅拌器，向尿素溶解罐投加固体尿素，保持尿素溶解罐内温度在30-40℃；向一号自吸罐中注入除盐水，开启尿素溶液转运泵，尿素溶解罐内的溶液通过尿素溶液循环管进行循环流动；最后尿素溶解罐内制备成质量浓度为30-40%的尿素溶液；如废水坑中收集的除盐水或者尿素溶液过多时，在尿素溶解罐加入除盐水的同时，开启废水转运泵，将废水坑中的除盐水或者尿素溶液打入尿素溶解罐，用于溶解固体尿素；
（2）、制备完成的尿素溶液通过尿素溶液转运泵打入尿素溶液储罐储存待用，通过二号蒸汽盘管保持尿素溶液储罐中的尿素溶液温度在30-40℃；经过二号蒸汽盘管和蒸汽疏水阀组之后的疏水接入除盐水箱，供除盐水加热，如疏水加热缓慢，则通过三号蒸汽盘管加热除盐水箱；
（3）、运行时，锅炉实际需要的尿素溶液量反馈给尿素溶液输送泵，尿素溶液输送泵向锅炉输出尿素溶液；锅炉实际需要的除盐水量反馈给除盐水泵，除盐水泵向锅炉输出除盐水。
本发明通过向一号蒸汽盘管、二号蒸汽盘管、三号蒸汽盘管通入伴热蒸汽进行加热，伴热蒸汽温度为150～160℃，压力为0.5～0.6MPa。
本发明步骤（1）中，通过一号蒸汽盘管将除盐水均匀加热至60℃。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：：(1)方便人工加料、便于设备检修；(2) 热源的最大化利用，一方面可以利用尿素溶液储罐的蒸汽疏水加热除盐水，另一方面经过加热的除盐水在输送过程中又可以作为热源给尿素溶液伴热；(3) 自吸罐+尿素溶液转运泵或废水转运泵的模式降低了直接使用自吸泵的投资和维护成本。(4) 尿素溶液输送泵的设置，抛弃了尿素溶液大循环或尿素溶液输送泵出口循环的输送模式，能快速适应负荷的变化，可有效节能的服务于系统运行。(5) 除盐水泵+回流调节阀的组合，将除盐水输送大回流改为泵出口直接回流的方式，简化了系统配置和流程。(6) 可回收利用废水坑中收集的除盐水和尿素溶液，无废水排放，降低消耗的同时，收获节能减排的实际价值。
附图说明
图1为本发明实施例还原剂制备系统的结构示意图。
图2为本发明实施例还原剂储存系统和还原剂输送系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
参见图1和图2，本实施例SNCR脱硝还原剂制备储存输送系统包括还原剂制备系统、还原剂储存系统和还原剂输送系统。
还原剂制备系统包括尿素溶解罐14、固体尿素投料口1、一号蒸汽盘管2a、搅拌器3、一号自吸罐4a、二号自吸罐4b、尿素溶液转运泵5、废水坑15、废水转运泵6、一号除盐水输入管16a和尿素溶液循环管19。
固体尿素投料口1设置在尿素溶解罐14上。固体尿素投料口1上设置有粗过滤装置，粗过滤装置采用在304不锈钢板（厚度3mm）直接开圆孔（直径20mm）的形式制成，具体孔数视投料口尺寸而定。
搅拌器3安装在尿素溶解罐14内。
一号除盐水输入管16a与尿素溶解罐14连接，用于输入除盐水。
一号自吸罐4a的进口与尿素溶解罐14连接，出口与尿素溶液转运泵5的进口连接。
二号自吸罐4b的进口与废水坑15连接，出口与废水转运泵6的进口连接，废水转运泵6的出口与尿素溶解罐14连接。
一号蒸汽盘管2a安装在尿素溶解罐14内。
尿素溶液循环管19的进口与尿素溶液转运泵5的出口连接，出口与尿素溶解罐14连接。
还原剂储存系统包括尿素溶液储罐17、除盐水箱18、二号蒸汽盘管2b、三号蒸汽盘管2c、二号除盐水输入管16b和蒸汽疏水阀组7。
尿素溶液转运泵5的出口与尿素溶液储罐17连接。
二号蒸汽盘管2b安装在尿素溶液储罐17内，其出口与除盐水箱18连接。
蒸汽疏水阀组7安装在二号蒸汽盘管2b的出口上。
二号除盐水输入管16b与除盐水箱18连接，用于输入除盐水。
三号蒸汽盘管2c安装在除盐水箱18内。
尿素溶解罐14和废水坑15均采用地下式，顶标高均为±0.00m。废水坑15中收集的冲洗、溢流、排空的除盐水或者尿素溶液均回收利用。
还原剂输送系统包括回流调节阀8、尿素溶液输送泵9、一号流量计10、除盐水泵11、二号流量计12、除盐水调节阀组13、除盐水回流管20、除盐水输出管21、尿素溶液输出管22。
除盐水泵11的进口与除盐水箱18连接，出口与除盐水输出管21连接。
除盐水输出管21用于与锅炉连接。
二号流量计12和除盐水调节阀组13安装在除盐水输出管21上。
除盐水回流管20的进口与除盐水输出管21连接，出口与除盐水箱18连接。
回流调节阀8安装在除盐水回流管20上。
尿素溶液输送泵9的进口与尿素溶液储罐17连接，出口与尿素溶液输出管22连接。
尿素溶液输出管22用于与锅炉连接。
一号流量计10安装在尿素溶液输出管22上。
一号流量计10为电磁流量计，二号流量计12为涡轮流量计，除盐水泵11为热水型多级离心泵，尿素溶液输送泵9为变频计量泵。
除盐水泵11采用一用一备模式，运行时一台除盐水泵11对应多台锅炉。
尿素溶液输送泵9采用一台泵对应一台锅炉的模式，共备用一台，尿素溶液输送泵9的总数量为锅炉数量+1。
除盐水输出管21和尿素溶液输出管22平行布置，保温时包裹在一起，两者外壁之间的间距保持在10mm～15mm之间。
尿素溶解罐14、尿素溶液储罐17和除盐水箱18外均设有保温层，材质硅酸铝。
一种SNCR脱硝还原剂制备储存输送系统的还原剂制备储存输送方法，步骤为：
（1）、开始制备尿素溶液前，先通过一号除盐水输入管16a向尿素溶解罐14加入除盐水，直接通入伴热蒸汽，通过一号蒸汽盘管2a将除盐水均匀加热至60℃。开启搅拌器3，通过固体尿素投料口1向尿素溶解罐14人工投加固体尿素，保持尿素溶解罐14内温度在30-40℃。向一号自吸罐4a中注入一定量的除盐水，开启尿素溶液转运泵5，通过尿素溶液循环管19的快速循环、一号蒸汽盘管2a的扰流和搅拌器3的搅拌作用，制备成充分溶解的质量浓度为30-40%的尿素溶液。如废水坑15中收集的除盐水或者尿素溶液过多时，也可在第一步加除盐水的同时，开启废水转运泵6，将废水坑15中的除盐水或者尿素溶液打入尿素溶解罐14，用于溶解固体尿素。
（2）、制备完成的尿素溶液通过尿素溶液转运泵5打入尿素溶液储罐17储存待用，二号蒸汽盘管2b通入伴热蒸汽，通过二号蒸汽盘管2b保持尿素溶液储罐17中的尿素溶液温度在30-40℃。经过二号蒸汽盘管2b和蒸汽疏水阀组7之后的蒸汽疏水接入除盐水箱18，供除盐水加热，如蒸汽疏水加热缓慢，可直接向三号蒸汽盘管2c通入伴热蒸汽加热。根据实际运行经验，一般情况下除盐水箱18内的除盐水不需要直接通入伴热蒸汽加热，利用尿素溶液储罐17的蒸汽疏水加热除盐水即可，另外通过除盐水回流管20的回流，也可以提升除盐水的温度。
（3）、图2中设置了两套还原剂输送系统，实际应用时，锅炉数量可以是多台。尿素溶液输送泵9采用一对一的模式，系统只需配置一台备用泵。运行时，锅炉实际需要的尿素溶液量反馈给尿素溶液输送泵9，通过变频调节和精确计量，以及一号流量计10的统计，可以精准向锅炉输出尿素溶液。除盐水泵11采用一对多的模式，一用一备配置。运行时，锅炉实际需要的除盐水量反馈给除盐水泵11，通过回流调节阀8和除盐水调节阀组13的协同作用，以及二号流量计12的统计，除盐水泵11可以准确向锅炉输出除盐水。
长距离的输送会降低尿素溶液的温度，为保证尿素溶液温度在结晶温度以上，采用加热的除盐水给尿素溶液伴热，除盐水在输送给尿素溶液稀释的同时，起到给尿素溶液伴热的双作用。
上述过程中，通过向一号蒸汽盘管2a、二号蒸汽盘管2b、三号蒸汽盘管2c通入伴热蒸汽进行加热，伴热蒸汽温度为150～160℃，压力为0.5～0.6MPa。
本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明；而且，本发明各部分所取的名称也可以不同，凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。

Claims (10)

1.一种SNCR脱硝还原剂制备储存输送系统，其特征在于：包括还原剂制备系统、还原剂储存系统和还原剂输送系统；
还原剂制备系统包括尿素溶解罐、一号蒸汽盘管、搅拌器、一号自吸罐、二号自吸罐、尿素溶液转运泵、废水坑、废水转运泵、一号除盐水输入管和尿素溶液循环管；搅拌器安装在尿素溶解罐内；一号除盐水输入管与尿素溶解罐连接；一号自吸罐的进口与尿素溶解罐连接，出口与尿素溶液转运泵的进口连接；二号自吸罐的进口与废水坑连接，出口与废水转运泵的进口连接，废水转运泵的出口与尿素溶解罐连接；一号蒸汽盘管安装在尿素溶解罐内；尿素溶液循环管的进口与尿素溶液转运泵的出口连接，出口与尿素溶解罐连接；
还原剂储存系统包括尿素溶液储罐、除盐水箱、二号蒸汽盘管、三号蒸汽盘管、二号除盐水输入管和蒸汽疏水阀组；尿素溶液转运的出口与尿素溶液储罐连接；二号蒸汽盘管安装在尿素溶液储罐内，其出口与除盐水箱连接；蒸汽疏水阀组安装在二号蒸汽盘管的出口；二号除盐水输入管与除盐水箱连接；三号蒸汽盘管安装在除盐水箱内；
还原剂输送系统包括回流调节阀、尿素溶液输送泵、除盐水泵、除盐水调节阀组、除盐水回流管、除盐水输出管、尿素溶液输出管、一号流量计和二号流量计；除盐水泵的进口与除盐水箱连接，出口与除盐水输出管连接；除盐水调节阀组安装在除盐水输出管上；除盐水回流管的进口与除盐水输出管连接，出口与除盐水箱连接；回流调节阀安装在除盐水回流管上；尿素溶液输送泵的进口与尿素溶液储罐连接，出口与尿素溶液输出管连接；一号流量计安装在尿素溶液输出管上，二号流量计安装在除盐水输出管上。
2.根据权利要求1所述的SNCR脱硝还原剂制备储存输送系统，其特征在于：所述的还原剂制备系统还包括固体尿素投料口，固体尿素投料口设置在尿素溶解罐上。
3.根据权利要求1所述的SNCR脱硝还原剂制备储存输送系统，其特征在于：所述的尿素溶解罐和废水坑均采用地下式。
4.根据权利要求2所述的SNCR脱硝还原剂制备储存输送系统，其特征在于：所述的固体尿素投料口上设置有粗过滤装置。
5.根据权利要求2所述的SNCR脱硝还原剂制备储存输送系统，其特征在于：所述的还原剂输送系统中除盐水输出管和尿素溶液输出管平行布置，保温时包裹在一起，两者外壁之间的间距保持在10mm～15mm之间。
6.根据权利要求1所述的SNCR脱硝还原剂制备储存输送系统，其特征在于：所述的尿素溶解罐、尿素溶液储罐和除盐水箱外均设有保温层。
7.根据权利要求1所述的SNCR脱硝还原剂制备储存输送系统，其特征在于：所述的一号流量计为电磁流量计，二号流量计为涡轮流量计，除盐水泵为热水型多级离心泵，尿素溶液输送泵为变频计量泵。
8.一种权利要求1-7任一权利要求所述的SNCR脱硝还原剂制备储存输送系统的还原剂制备储存输送方法，其特征在于：步骤为：
（1）、开始制备尿素溶液前，先向尿素溶解罐加入除盐水，并通过一号蒸汽盘管将除盐水均匀加热至一定温度；开启搅拌器，向尿素溶解罐投加固体尿素，保持尿素溶解罐内温度在30-40℃；向一号自吸罐中注入除盐水，开启尿素溶液转运泵，尿素溶解罐内的溶液通过尿素溶液循环管进行循环流动；最后尿素溶解罐内制备成质量浓度为30-40%的尿素溶液；如废水坑中收集的除盐水或者尿素溶液过多时，在尿素溶解罐加入除盐水的同时，开启废水转运泵，将废水坑中的除盐水或者尿素溶液打入尿素溶解罐，用于溶解固体尿素；
（2）、制备完成的尿素溶液通过尿素溶液转运泵打入尿素溶液储罐储存待用，通过二号蒸汽盘管保持尿素溶液储罐中的尿素溶液温度在30-40℃；经过二号蒸汽盘管和蒸汽疏水阀组之后的疏水接入除盐水箱，供除盐水加热，如疏水加热缓慢，则通过三号蒸汽盘管加热除盐水箱；
（3）、运行时，锅炉实际需要的尿素溶液量反馈给尿素溶液输送泵，尿素溶液输送泵向锅炉输出尿素溶液；锅炉实际需要的除盐水量反馈给除盐水泵，除盐水泵向锅炉输出除盐水。
9.根据权利要求8所述的还原剂制备储存输送方法，其特征在于：通过向一号蒸汽盘管、二号蒸汽盘管、三号蒸汽盘管通入伴热蒸汽进行加热，伴热蒸汽温度为150～160℃，压力为0.5～0.6MPa。
10.根据权利要求8所述的还原剂制备储存输送方法，其特征在于：步骤（1）中，通过一号蒸汽盘管将除盐水均匀加热至60℃。
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