CN110694437A - 一种氨水罐超压排放氨气的自动吸收再利用装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于环保工程技术领域，具体涉及一种氨水罐超压排放氨气的自动吸收再利用装置，包括氨水罐以及设置于所述氨水罐上方的水封槽；所述氨水罐的顶板上设有氨气出口和氨水入口，所述水封槽的侧壁上设有氨气入口与氨水出口，所述氨气出口通过导气管与所述氨气入口连通，所述氨水出口通过溢流管与所述氨水入口连通，且所述氨气入口位于所述水封槽的液面以下，所述氨水出口位于所述氨气入口的上方。本发明提供的氨水罐超压排放氨气的自动吸收再利用装置可以高效地自动回收再利用氨水罐在超压时排放的氨气，既节省生产运行成本，又降低了对环境和储罐区工作人员的危害，适用于环保领域或化工行业对氨气的回收再利用。
Description
技术领域
本发明属于环保工程技术领域，具体涉及一种氨水罐超压排放氨气的自动吸收再利用装置。
背景技术
选择性催化还原技术（Selective Catalytic Reduction,简称SCR）是目前国际上应用最广泛的烟气脱硝技术，广泛应用于冶金、电力以及医疗等行业的废气治理。液氨和氨水首要考虑的还原剂，但是液氨需要严格的安全管控措施，限制了其应用。氨水在存储过程中，不可避免会因超压而需排放氨气，以防止储罐损坏。氨气是一种具有刺激性气味的气体，若直接排放会对污染大气环境而且会对储罐区工人的身体健康造成危害，一定程度上也会增加生产运行成本。因此，对氨水罐超压排放氨气进行有效处理在安全、经济、环保等方面都具有重要意义。目前，绝大多数企业并没有装配回收装置，或少部分设置有吸收槽，但是需要人工操作，存在一定的局限性。因此有必要设计一种氨水罐超压排放氨气的自动吸收再利用装置，以克服上述问题。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种氨水罐超压排放氨气的自动吸收再利用装置，能够自动回收和利用氨水罐超压时排放的氨气，有效降低了对大气环境和储罐区工作人员身体的危害，且成本低。
为实现上述目的，本发明的技术方案为一种氨水罐超压排放氨气的自动吸收再利用装置，包括氨水罐以及设置于所述氨水罐上方的水封槽；所述氨水罐的顶板上设有氨气出口和氨水入口，所述水封槽的侧壁上设有氨气入口与氨水出口，所述氨气出口通过导气管与所述氨气入口连通，所述氨水出口通过溢流管与所述氨水入口连通，且所述氨气入口位于所述水封槽的液面以下，所述氨水出口位于所述氨气入口的上方。
进一步地，所述氨水罐的顶板上设有呼吸阀接口和手动球阀接口，所述呼吸阀接口连接有呼吸阀，所述手动球阀接口连接有第一手动球阀。
更进一步地，所述导气管上安装有第一气动阀，所述第一气动阀的开启压力P1小于所述呼吸阀的呼气压力P2。
更进一步地，所述呼吸阀的呼气压力P2不大于所述氨水罐的最大设计正压力P+，所述呼吸阀的吸气压力P3小于所述氨水罐的最大设计负压力P-。
进一步地，所述水封槽内设置有喷淋层，所述喷淋层包括喷淋管道以及与所述喷淋管道连通的多个喷淋头；所述喷淋管道通过所述水封槽顶部的除盐水入口与除盐水供给管连通。
进一步地，所述喷淋层有两层，各所述喷淋层的喷淋管道均通过所述除盐水入口与除盐水供给管连通。
更进一步地，所述除盐水供给管上安装有第二气动阀，所述第一气动阀与所述第二气动阀连锁。
进一步地，所述水封槽的顶部设有呼吸孔，所述呼吸孔连接有与大气相通的呼吸管，所述呼吸管呈倒钩形，可有效避免自然天气的影响，如雨水进入，或者是风影响水封槽内压力。
进一步地，所述水封槽内设有水平盘管，所述水平盘管通过所述氨气入口与所述导气管连通；所述水平盘管上设有多个鼓泡孔。
更进一步地，所述鼓泡孔的直径d0满足sh 1=k x1d0/Ds，其中sh 1为舍伍德数，表示氨气吸收速率；k x1为传质系数；Ds为氨在水中的扩散速率。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明提供的氨水罐超压排放氨气的自动吸收再利用装置可以高效地自动回收再利用氨水罐在超压时排放的氨气，既节省生产运行成本，又降低了对环境和储罐区工作人员的危害，适用于环保领域或化工行业对氨气的回收再利用；
（2）本发明提供的氨水罐超压排放氨气的自动吸收再利用装置具有设计合理、结构简单、自动化程度与安全系数高而且无须人工操作、工作压力响应区间可依据实际参数调整，使用范围较广等特点，并且吸收高效且彻底，有助于提高氨水的利用率、减低运行成本以及减小大气环境污染；
（3）本发明中氨气首先经由水平盘管上的多个鼓泡孔进入水封槽的除盐水中，采用鼓泡的方法初步吸收，再通过水封槽内的喷淋层的淋洗，进一步提高氨气的吸收效率；
（4）本发明中水平盘管的鼓泡孔直径是根据舍伍德公式得到的，本质上是工作参数如温度、压力，以及传质推动力如浓度等因素共同作用的结果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的氨水罐超压排放氨气的自动吸收再利用装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的氨水罐超压排放氨气的自动吸收再利用装置的水封槽顶部的呼吸管的示意图；
图中：1、氨水罐，2、手动球阀接口，3、溢流管，4、水封槽，5、呼吸管，6、除盐水供给管，7、喷淋层，8、水平盘管，9、导气管，10、呼吸阀接口，11、第一气动阀，12、第二气动阀，13、呼吸阀，14、第一手动球阀，15、第二手动球阀。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
如图1所示，本发明实施例提供一种氨水罐超压排放氨气的自动吸收再利用装置，包括氨水罐1以及设置于所述氨水罐1上方的水封槽4；所述氨水罐1的顶板上设有氨气出口和氨水入口，所述水封槽4的侧壁上设有氨气入口与氨水出口，所述氨气出口通过导气管9与所述氨气入口连通，所述氨水出口通过溢流管3与所述氨水入口连通，且所述氨气入口位于所述水封槽4的液面以下，所述氨水出口位于所述氨气入口的上方。本实施例的氨水罐超压排放氨气的自动吸收再利用装置可自动回收再利用氨水罐1超压时排放的氨气，可适用于其他常压设备超压时排放的氨气的自动吸收再利用，且具有回收彻底、高效、结构简单、自动化程度高的优点，有利于整体提高氨水的利用率，从而节省生产运行成本并且降低对大气环境的污染。
进一步地，所述氨水罐1的顶板上设有呼吸阀接口10和手动球阀接口2，所述呼吸阀接口10连接有呼吸阀13，所述手动球阀接口2连接有第一手动球阀14。其中，氨水罐1顶板上的呼吸阀13和第一手动球阀14均是安全备用措施，当呼吸阀13与第一气动阀11均无法正常使用后，人工操作第一手动球阀14维持储罐内压力在合适范围，使得系统的安全性更高。本实施例的氨水出口的高度设计水位的高度H，且溢流管3上安装有第二手动球阀15，并且第二手动球阀15常开。
更进一步地，所述导气管9上安装有第一气动阀11，所述第一气动阀11的开启压力P1小于所述呼吸阀13的呼气压力P2。更进一步地，所述呼吸阀13的呼气压力P2不大于所述氨水罐1的最大设计正压力P+，所述呼吸阀13的吸气压力P3小于所述氨水罐1的最大设计负压力P-。本实施例中呼吸阀13开启呼气的优先级在第一气动阀11之后，呼吸阀13开启呼气压力为3.5KPa，开启吸气压力为-0.2KPa，若呼吸阀13和第一气动阀11同时故障，则需要人工开启氨水罐1顶部的第一手动球阀14，以维持氨水罐1内的压力在-490Pa~5KPa范围内。
进一步地，所述水封槽4内设置有喷淋层7，所述喷淋层7包括喷淋管道以及与所述喷淋管道连通的多个喷淋头；所述喷淋管道通过所述水封槽4顶部的除盐水入口与除盐水供给管6连通。进一步地，所述喷淋层7有两层，各所述喷淋层7的喷淋管道均通过所述除盐水入口与除盐水供给管6连通。本实施例通过多个喷淋头使得除盐水喷洒均匀，并且经过两层喷淋层7的二次喷淋，能更高效而且彻底的吸收氨气，形成可再生利用的氨水；且本实施例采用除盐水作为吸收氨气的液相，这是因为除盐水的品质高，无不可溶杂质以及可溶性的金属离子和非金属离子，回收得到的氨水纯度高，不会对氨水罐1中储存的氨水品质造成影响。
更进一步地，所述除盐水供给管6上安装有第二气动阀12，所述第一气动阀11与所述第二气动阀12连锁，同时开启或关闭。本实施例将第一气动阀11与第二气动阀12连锁，提高了装置的自动化程度，也有效控制了除盐水的喷淋量，以免形成的氨水浓度较低而造成氨水罐1中氨水浓度较大波动，影响后续工艺的正常运行。
进一步地，所述水封槽4的顶部设有呼吸孔，以确保槽内的气压稳定；所述呼吸孔连接有与大气相通的呼吸管5，如图2所示，所述呼吸管5呈倒钩形，避免其他杂物进入水封槽4内，也能避免自然天气造成的影响。
进一步地，所述水封槽4内设有水平盘管8，所述水平盘管8通过所述氨气入口与所述导气管9连通；所述水平盘管8上设有多个小鼓泡孔，本实施例中鼓泡孔的直径为0.5mm。具体地，所述鼓泡孔的直径d0满足sh 1=k x1d0/Ds，其中sh 1为舍伍德数，表示氨气吸收速率；k x1为传质系数；Ds为氨在水中的扩散速率。本实施例的水平盘管8设置高度距设计水位水面高度h，且满足h=P1/9800，单位为m；其中，P1为第一气动阀的开启压力。
本实施例中，在氨水罐1内部压力超过3KPa时，导气管9上的第一气动阀11开启，氨气由水平盘管8进入水封槽4中，经由水平盘管8上均布的小鼓泡孔通过鼓泡的方式进入水封槽4中的液相中，初步吸收氨气；与此同时，除盐水供给管6上的第二气动阀12与导气管9上的第一气动阀11连锁而同时开启，除盐水进入喷淋层7，通过若干喷淋头在水封槽4内均匀喷洒，使氨气与除盐水充分接触，并且本实施例设有二次喷淋，能更高效而且彻底的吸收氨气，形成可再生利用的氨水；水封槽4的氨水出口设置在水封槽4侧壁的设计高度0.6m处（即水平盘管距水封槽底部的高度h1与水平盘管距设计水位水面高度h之和是0.6m），氨水出口通过带第二手动球阀15的溢流管3与氨水罐1顶板上的氨水入口相连，一旦水封槽4中的氨水的液位超过设计水位高度，水封槽4中的氨水即可通过溢流管3进入氨水罐1中而回收再利用，不仅可保持水封槽4内的液位高度，而且每次吸收氨气而形成的氨水均能完全进入氨水罐1中而被再次利用，使得超压排放的氨气回收再利用更加完全和彻底。采用“鼓泡+二次喷淋”的方式吸收氨气形成氨水，效率高而且彻底，整体提高了氨水的利用率，不仅有效降低了生产成本，而且较大程度降低了对大气环境和储罐区工作人员身体的危害。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种氨水罐超压排放氨气的自动吸收再利用装置，其特征在于：包括氨水罐以及设置于所述氨水罐上方的水封槽；所述氨水罐的顶板上设有氨气出口和氨水入口，所述水封槽的侧壁上设有氨气入口与氨水出口，所述氨气出口通过导气管与所述氨气入口连通，所述氨水出口通过溢流管与所述氨水入口连通，且所述氨气入口位于所述水封槽的液面以下，所述氨水出口位于所述氨气入口的上方。
2.如权利要求1所述的一种氨水罐超压排放氨气的自动吸收再利用装置，其特征在于：所述氨水罐的顶板上设有呼吸阀接口和手动球阀接口，所述呼吸阀接口连接有呼吸阀，所述手动球阀接口连接有第一手动球阀。
3.如权利要求2所述的一种氨水罐超压排放氨气的自动吸收再利用装置，其特征在于：所述导气管上安装有第一气动阀，所述第一气动阀的开启压力P1小于所述呼吸阀的呼气压力P2。
4.如权利要求2所述的一种氨水罐超压排放氨气的自动吸收再利用装置，其特征在于：所述呼吸阀的呼气压力P2不大于所述氨水罐的最大设计正压力P+，所述呼吸阀的吸气压力P3小于所述氨水罐的最大设计负压力P-。
5.如权利要求3所述的一种氨水罐超压排放氨气的自动吸收再利用装置，其特征在于：所述水封槽内设置有喷淋层，所述喷淋层包括喷淋管道以及与所述喷淋管道连通的多个喷淋头；所述喷淋管道通过所述水封槽顶部的除盐水入口与除盐水供给管连通。
6.如权利要求5所述的一种氨水罐超压排放氨气的自动吸收再利用装置，其特征在于：所述喷淋层有两层，各所述喷淋层的喷淋管道均通过所述除盐水入口与除盐水供给管连通。
7.如权利要求5或6所述的一种氨水罐超压排放氨气的自动吸收再利用装置，其特征在于：所述除盐水供给管上安装有第二气动阀，所述第一气动阀与所述第二气动阀连锁。
8.如权利要求1所述的一种氨水罐超压排放氨气的自动吸收再利用装置，其特征在于：所述水封槽的顶部设有呼吸孔，所述呼吸孔连接有与大气相通的呼吸管，所述呼吸管呈倒钩形。
9.如权利要求1所述的一种氨水罐超压排放氨气的自动吸收再利用装置，其特征在于：所述水封槽内设有水平盘管，所述水平盘管通过所述氨气入口与所述导气管连通；所述水平盘管上设有多个鼓泡孔。
10.如权利要求9所述的一种氨水罐超压排放氨气的自动吸收再利用装置，其特征在于：所述鼓泡孔的直径d0满足sh 1=k x1d0/Ds，其中sh 1为舍伍德数，表示氨气吸收速率；k x1为传质系数；Ds为氨在水中的扩散速率。
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- 2019-11-14 CN CN201911113998.5A patent/CN110694437A/zh active Pending
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