CN111102469A - 一种自热式固体氨充装装置及充装工艺 - Google Patents

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Abstract

一种自热式固体氨充装装置及充装工艺，包括冷却水流程装置和液氨气化及充装流程装置；所述冷却水流程装置包括冷却水槽5，冷却水槽5通过管道连接板式换热器2且该管道上设置有离心泵7，板式换热器2的上端管道连接固体氨充装罐3，固体氨充装罐3的底端通过回流管道连接冷却水槽5；所述液氨气化及充装流程装置包括液氨储罐6和氨气缓冲罐1，液氨储罐6通过管道连接氨气缓冲罐1且该管道上设置有输送泵8，氨气缓冲罐1的底部管道连接板式换热器2的下端，本装置及工艺将液氨气化、分离、过滤、调压、充装、降温等工序进行了优化组合。本工艺对整个充装工艺进行了合理设计，省去了气化液氨的设备和能耗，同时省去冷却水降温的设备与能耗。

Description

一种自热式固体氨充装装置及充装工艺
技术领域
本发明涉及汽车尾气后处理氨气吸附充装，具体涉及一种自热式固体氨充装装置及充装工艺。
背景技术
SSCR汽车尾气后处理(固体氨处理系统)，该系统性能和使用成本优于SCR(尿素尾气处理液)处理系统，解决了尿素液尾气处理达不到国五排放标准的问题。该技术对我国车用柴油机有效控制氮氧化物排放互通互补技术综合体，宽泛的适应性和处理结果可完全支撑柴油机整机满足国五、国六排放法规要求，使汽车尾气中的NOX(氮氧化物)在催化剂载体中发生氧化还原反应，生成无污染的N2和H2O。
固体氨与液体尿素相比，在相同质量的车载还原剂情况下，行驶里程至少提高3倍以上，且无需时时加注液体还原剂，固体氨系统更适合目前国IV排放法规要求，更适合未来更高的排放法规的冷启动限值要求，SSCR后处理装置项目的成本低廉，更具竞争优势。柴油机排气污染物的主要成分包括：一氧化碳(CO)、碳氢化合(HC)、氮氧化物(NOx)、烟尘微粒(某些重金属化合物、铅化合物黑烟及油雾)，除此之外，还含有二氧化硫、臭气(甲醛等)等上百种不同的化合物，排放到大气中的氮氧化物和碳氢化合物受紫外线照射后将产生一种对环境和健康有害的光化学烟雾，造成大气二次污染，导致臭氧浓度增加。柴油发动机排放的尾气中的烟尘微小颗粒数量比汽油发动机高30至100倍。随着发动机技术的改进，这种微小颗粒变得越来越小，小得使其不能挂在纸巾上，只有采用过滤器才能将其过滤掉。柴油发动机排放的这些微小颗粒一旦被人体吸入，微小颗粒便会粘在人的肺部，而人体内的免疫细胞甚至识别不出这种微小颗粒，以将其清除。久而久之，有可能导致肺部炎症，呼吸道疾病和心血管疾病，长期作用还有可能导致肺癌。
固体氨充装成为作为一种新兴工艺，在进行固体氨充装过程中需要将液氨进行气化、分离、过滤、调压、充装等工序，充装时固体氨储罐放出大量的热量，需要对罐体进行降温，利用冷却罐体的冷却水的热量气化液氨。而现有的充装固体氨所放出的热量无法回收利用，从而造成能量的损失以及增加了能耗。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种自热式固体氨充装装置及充装工艺。本装置及工艺将液氨气化、分离、过滤、调压、充装、降温等工序进行了优化组合。本工艺对整个充装工艺进行了合理设计，省去了气化液氨的设备和能耗，同时省去冷却水降温的设备与能耗。
为实现本发明目的，采用的技术方案是：一种自热式固体氨充装装置，包括冷却水流程装置和液氨气化及充装流程装置；所述冷却水流程装置包括冷却水槽，冷却水槽通过管道连接板式换热器且该管道上设置有离心泵，板式换热器的上端管道连接固体氨充装罐，固体氨充装罐的底端通过回流管道连接冷却水槽；所述液氨气化及充装流程装置包括液氨储罐和氨气缓冲罐，液氨储罐通过管道连接氨气缓冲罐且该管道上设置有输送泵，氨气缓冲罐的底部管道连接板式换热器的下端，板式换热器的上端通过回流管道连接氨气缓冲罐的上端，氨气缓冲罐的顶部通过管道连接固体氨充装罐，氨气缓冲罐与固体氨充装罐之间设置有过滤器。
为了进一步实现本发明内容：所述氨气缓冲罐内固定设置有分离缓速板，所述分离缓速板呈倒“V”型设置，所述氨气缓冲罐顶端设置有氨气溢出口，所述氨气溢出口底端贯穿氨气缓冲罐顶壁，且延伸至氨气缓冲罐内至分离缓速板顶端，所述氨气缓冲罐两侧分别设置有氨气导入口和液氨输入口，所述氨气导入口和液氨输入口一端分别贯穿氨气缓冲罐两侧壁，且延伸至氨气缓冲罐内至分离缓速板底端，所述氨气缓冲罐底端设置有液氨输出口，所述液氨输出口顶端贯穿氨气缓冲罐底壁，且延伸至氨气缓冲罐内腔至氨气导入口或液氨输入口底端。所述的换热器为板式换热器。所述的氨气过滤器为三级一体式过滤器。所述过滤器内固定设置有过滤膜、第一吸附层和第二吸附层，所述第一吸附层设置于过滤膜一侧，所述第二吸附层设置于第一吸附层另一侧，所述过滤器两端分别设置有氨气输入口和氨气输出口，所述氨气输入口和氨气输出口分别贯穿过滤器两侧壁，且延伸至过滤器内腔，所述氨气输入口设置于过滤膜一侧，所述氨气输出口设置于第二吸附层一侧。
用所述一种自热式固体氨充装装置的固体氨充装工艺，包括如下步骤：
(1)第一步：液氨气化
启动输送泵，将液氨储槽的液氨泵入到氨气缓冲罐，在氨气缓冲罐内实现气液分离，分离后的液氨利用重力回流到板式换热器，吸收冷却固体氨罐体的冷却水的热量进行气化，冷却水进口温度25～30℃，液氨气化压力0.8～1.0Mpa，气化后的液氨经回气管回流到氨气缓冲罐内。
(2)第二步；气液分离：
经过气化后的氨气回流到氨气缓冲罐，流速下降，在经过氨气缓冲罐内的折流板的遮挡进一步进行气液分离，经过气液分离候的氨气由出气口输送到氨气过滤器，进一步除去氨气中的水、油和杂物。
(3)第三步；过滤：
经过气液分离后的氨气由进气口进入氨气过滤器，所述氨气过滤器为三级一体式过滤器，分别为10um、5um、1um。进出口设压力表各一只，压差大于0.1Mpa时需要更换滤芯，每个充装周期结束进行一次排污。
(1)调压：利用降压阀进行自动调节，将充装压力控制在0.8～0.9Mpa之间，通过调压保证充装压力稳定。
(2)充装：本工艺设充装与降温一体化充装排，每个固体氨充装罐对应一个充装位，每个充装位设充装阀和冷却阀，每个充装罐单独控制，互不影响，每只罐充装28～30kg氨气，充装时间20～24小时。
(3)降温：固体氨在充装、吸附过程中放出大量的热量，本工艺设充装与降温一体化充装排，充装排下设计冷却水槽，冷却固体氨罐体的冷却水回流到水槽内，然后由冷却水泵经冷却水槽内的冷却水输送到板式换热器，在换热器内气化液氨同时降温，冷却水进口温度25～30℃，出口温度20～25℃，经过降温后的冷却水回流到充装排，经冷却水调节阀给固体氨充装罐体进行降温，降温后回流到冷却水槽内。冷却罐体后的水温25～30℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明具有以下优点：
1.本发明所述的固体氨充装工艺，合理利用了固氨罐充装、吸附时放出的热量，利用罐体放出的热量进行气化液氨，减少了投入成本，减少了气化和冷却过程中的不必要能耗，增加额外收益，提升了经济性，每气化1吨液氨需要380KW电能，本工艺每吨氨可降低400元成本；
2.本发明所述的固体氨充装工艺，在经过气化、分离、过滤、调压、充装，氨气压力稳定、氨气纯度高、无排放，符合绿色环保无污染的理念，经过一些列过程后合理利用能源充分体现了经济性和实用性，优化了气化、分离、过滤、调压、充装设计，满足了固体氨充装工艺设计的要求。
附图说明
图1是本发明所述一种自热式固体氨充装装置示意图；
图2为图1中氨气缓冲罐结构示意图；
图3为过滤器结构示意图。
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他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图1所示，一种自热式固体氨充装装置，包括冷却水流程装置和液氨气化及充装流程装置；所述冷却水流程装置包括冷却水槽5，冷却水槽5通过管道连接板式换热器2且该管道上设置有离心泵7，板式换热器2的上端管道连接固体氨充装罐3，固体氨充装罐3的底端通过回流管道连接冷却水槽5；所述液氨气化及充装流程装置包括液氨储罐6和氨气缓冲罐1，液氨储罐6通过管道连接氨气缓冲罐1且该管道上设置有输送泵8，氨气缓冲罐1的底部管道连接板式换热器2的下端，板式换热器2的上端通过回流管道连接氨气缓冲罐1的上端，氨气缓冲罐1的顶部通过管道连接固体氨充装罐3，氨气缓冲罐1与固体氨充装罐3之间设置有过滤器4。
进一步的，在上述技术方案中，氨气缓冲罐1内固定设置有分离缓速板11，分离缓速板11呈倒“V”型设置，氨气缓冲罐1顶端设置有氨气溢出口12，氨气溢出口12底端贯穿氨气缓冲罐1顶壁，且延伸至氨气缓冲罐1内至分离缓速板11顶端，氨气缓冲罐1两侧分别设置有氨气导入口13和液氨输入口14，氨气导入口13和液氨输入口14一端分别贯穿氨气缓冲罐1两侧壁，且延伸至氨气缓冲罐1内至分离缓速板11底端，氨气缓冲罐1底端设置有液氨输出口15，液氨输出口15顶端贯穿氨气缓冲罐1底壁，且延伸至氨气缓冲罐1内腔至氨气导入口13或液氨输入口14底端，通过分离缓速板11的设置，有利于对高速运动的氨气达到缓速的效果，同时也可以对部分未完全气化的液氨达到分离的效果。
进一步的，为了增加换热器的效果。所述的换热器2为板式换热器。
进一步的，在上述技术方案中，过滤器4内固定设置有过滤膜41、第一吸附层42和第二吸附层43，第一吸附层42设置于过滤膜41一侧，第二吸附层43设置于第一吸附层42另一侧，过滤器4两端分别设置有氨气输入口44和氨气输出口45，氨气输入口44和氨气输出口45分别贯穿过滤器4两侧壁，且延伸至过滤器4内腔，氨气输入口44设置于过滤膜41一侧，氨气输出口45设置于第二吸附层43一侧，利用过滤膜41、第一吸附层42和第二吸附层43三级过滤的效果，过滤掉氨气中夹杂的杂质，从而提高氨气的纯度。
用上述一种自热式固体氨充装装置的固体氨充装工艺，包括如下步骤：
1第一步：液氨气化
启动输送泵8，将液氨储槽6的液氨泵入到氨气缓冲罐1，在氨气缓冲罐1内实现气液分离，分离后的液氨利用重力回流到板式换热器2，吸收冷却固体氨罐体的冷却水的热量进行气化，冷却水进口温度25～30℃，液氨气化压力0.8～1.0Mpa，气化后的液氨经回气管回流到氨气缓冲罐1内。
2第二步；气液分离：
经过气化后的氨气回流到氨气缓冲罐，流速下降，在经过氨气缓冲罐内的折流板的遮挡进一步进行气液分离，经过气液分离候的氨气由出气口输送到氨气过滤器4，进一步除去氨气中的水、油和杂物。
3第三步；过滤：
经过气液分离后的氨气由进气口进入氨气过滤器4，所述氨气过滤器为三级一体式过滤器，分别为10um、5um、1um。进出口设压力表各一只，压差大于0.1Mpa时需要更换滤芯，每个充装周期结束进行一次排污。
4调压：利用降压阀进行自动调节，将充装压力控制在0.8～0.9Mpa之间，通过调压保证充装压力稳定。
5充装：本工艺设充装与降温一体化充装排，每个固体氨充装罐对应一个充装位，每个充装位设充装阀和冷却阀，每个充装罐单独控制，互不影响，每只罐充装28～30kg氨气，充装时间20～24小时。
6降温：固体氨在充装、吸附过程中放出大量的热量，本工艺设充装与降温一体化充装排，充装排下设计冷却水槽5，冷却固体氨罐体的冷却水回流到水槽内，然后由冷却水泵经冷却水槽5内的冷却水输送到板式换热器2，在换热器2内气化液氨同时降温，冷却水进口温度25～30℃，出口温度20～25℃，经过降温后的冷却水回流到充装排，经冷却水调节阀给固体氨充装罐体进行降温，降温后回流到冷却水槽内。冷却罐体后的水温25～30℃。
工作原理：如图一所示，本发明的一种固体氨充装工艺包括两个流程：一是冷却水流程：冷却水槽5的冷却水由离心泵7输送到换热器2，再输送到固体氨充装罐3，再流回冷却水槽1。
二是液氨气化、充装流程：液氨储罐的液氨6由液氨泵8输送到氨气缓冲罐1、在重力作用下流到换热器2，在换热器2内气化回流到氨气缓冲罐1，经过缓冲、分离后经过过滤器4过滤后，连接到固体氨充装罐3。本发明固体氨充装工艺在任何条件下均能做低能耗、结构简单，成本低。自动运行，方便操作，工艺流程简便、自动化程度高、经济效益高，环保效果好、无污染。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例仅用于说明本发明的技术方案并非是对本发明的限制，参照优选的实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本发明的宗旨，也应属于本发明的权利要求保护范围。

Claims (5)

1.一种自热式固体氨充装装置，其特征在于：包括冷却水流程装置和液氨气化及充装流程装置；所述冷却水流程装置包括冷却水槽(5)，冷却水槽(5)通过管道连接板式换热器(2)且该管道上设置有离心泵(7)，板式换热器(2)的上端管道连接固体氨充装罐(3)，固体氨充装罐(3)的底端通过回流管道连接冷却水槽(5)；所述液氨气化及充装流程装置包括液氨储罐(6)和氨气缓冲罐(1)，液氨储罐(6)通过管道连接氨气缓冲罐(1)且该管道上设置有输送泵(8)，氨气缓冲罐(1)的底部管道连接板式换热器(2)的下端，板式换热器(2)的上端通过回流管道连接氨气缓冲罐(1)的上端，氨气缓冲罐(1)的顶部通过管道连接固体氨充装罐(3)，氨气缓冲罐(1)与固体氨充装罐(3)之间设置有过滤器(4)。
2.根据权利要求1所述的一种自热式固体氨充装装置，其特征在于：所述氨气缓冲罐(1)内固定设置有分离缓速板(11)，所述分离缓速板(11)呈倒“V”型设置，所述氨气缓冲罐(1)顶端设置有氨气溢出口(12)，所述氨气溢出口(12)底端贯穿氨气缓冲罐(1)顶壁，且延伸至氨气缓冲罐(1)内至分离缓速板(11)顶端，所述氨气缓冲罐(1)两侧分别设置有氨气导入口(13)和液氨输入口(14)，所述氨气导入口(13)和液氨输入口(14)一端分别贯穿氨气缓冲罐(1)两侧壁，且延伸至氨气缓冲罐(1)内至分离缓速板(11)底端，所述氨气缓冲罐(1)底端设置有液氨输出口(15)，所述液氨输出口(15)顶端贯穿氨气缓冲罐(1)底壁，且延伸至氨气缓冲罐(1)内腔至氨气导入口(13)或液氨输入口(14)底端。
3.根据权利要求1或2所述的一种自热式固体氨充装装置，其特征在于：所述的换热器(2)为板式换热器。
4.根据权利要求3所述的一种自热式固体氨充装装置，其特征在于：所述过滤器(4)内固定设置有过滤膜(41)、第一吸附层(42)和第二吸附层(43)，所述第一吸附层(42)设置于过滤膜(41)一侧，所述第二吸附层(43)设置于第一吸附层(42)另一侧，所述过滤器(4)两端分别设置有氨气输入口(44)和氨气输出口(45)，所述氨气输入口(44)和氨气输出口(45)分别贯穿过滤器(4)两侧壁，且延伸至过滤器(4)内腔，所述氨气输入口(44)设置于过滤膜(41)一侧，所述氨气输出口(45)设置于第二吸附层(43)一侧。
5.用权利要求1所述一种自热式固体氨充装装置的固体氨充装工艺，包括如下步骤：(1)第一步：液氨气化
启动输送泵(8)，将液氨储槽(6)的液氨泵入到氨气缓冲罐(1)，在氨气缓冲罐
(1)内实现气液分离，分离后的液氨利用重力回流到板式换热器(2)，吸收冷却固体氨罐体的冷却水的热量进行气化，冷却水进口温度25～30℃，液氨气化压力0.8～1.0Mpa，气化后的液氨经回气管回流到氨气缓冲罐(1)内。
(2)第二步；气液分离：
经过气化后的氨气回流到氨气缓冲罐，流速下降，在经过氨气缓冲罐(1)内的折流板的遮挡进一步进行气液分离，经过气液分离后的氨气由出气口输送到氨气过滤器(4)，进一步除去氨气中的水、油和杂物。
(3)第三步；过滤：
经过气液分离后的氨气由进气口进入氨气过滤器(4)，所述氨气过滤器(4)为三级一体式过滤器，分别为10um、5um、1um。进出口设压力表各一只，压差大于0.1Mpa时需要更换滤芯，每个充装周期结束进行一次排污。
(1)调压：利用降压阀进行自动调节，将充装压力控制在0.8～0.9Mpa之间，通过调压保证充装压力稳定。
(2)充装：本工艺设充装与降温一体化充装排，每个固体氨充装罐对应一个充装位，每个充装位设充装阀和冷却阀，每个充装罐单独控制，互不影响，每只罐充装28～30kg氨气，充装时间20～24小时。
(3)降温：固体氨在充装、吸附过程中放出大量的热量，本工艺设充装与降温一体化充装排，充装排下设计冷却水槽(5)，冷却固体氨罐体的冷却水回流到水槽内，然后由冷却水泵经冷却水槽(5)内的冷却水输送到板式换热器(2)，在换热器(2)内气化液氨同时降温，冷却水进口温度25～30℃，出口温度20～25℃，经过降温后的冷却水回流到充装排，经冷却水调节阀给固体氨充装罐体进行降温，降温后回流到冷却水槽内。冷却罐体后的水温25～30℃。
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