CN111468007A - 一种尿素溶液连续在线配料系统及其固体进料组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种尿素溶液连续在线配料系统及其固体进料组件，属于烟气脱硝还原剂系统技术领域。固体进料组件包括料斗和进料量检测器，所述料斗的出口侧连接有旋转给料机，所述旋转给料机远离料斗的一侧固定连接有气固混合器。本发明还提供一种尿素溶液连续在线配料系统，包括配料罐，所述配料罐上固定连接有固体进料组件，所述配料罐上还连通有液体进料组件。所述配料罐内设置有搅拌件和加热件。本发明利用能够对固体物料进行定量传输和准确计量，通过将水按比例同步传输至配料罐中，能够实现对尿素溶液的连续在线配料，实现即配即用，有利于降低设备成本、提高配制效率，减小设备的占地面积。

Description

一种尿素溶液连续在线配料系统及其固体进料组件

技术领域

本发明涉及一种尿素溶液连续在线配料系统及其固体进料组件，属于烟气脱硝还原剂系统技术领域。

背景技术

在对烟气进行脱硝处理的系统中，氨为常用的还原剂，且对烟气中一氧化氮的脱除效率最高。系统中采用的氨通常由尿素水解/热解后得到，尿素水解/热解过程中采用的尿素溶液一般由干尿素和水在一定热量作用下配制而成。尿素溶液的传统配料方法主要包括以下几个步骤：

步骤一：在溶解罐中加入除盐水至目标水位，并对除盐水进行加热，加水及加热过程耗时约1-2小时；

步骤二：用斗提机将干尿素提升后倒入溶解罐中，同时启动搅拌器及溶解泵，通过溶解泵的自循环通道和循环管使罐内溶液实现自循环，当循环管上的密度计显示达到目标密度后，停止投料，投料及循环搅拌过程耗时约1-2小时；

步骤三：切换溶解泵后通道至储存罐，将尿素溶液送入储存罐，输送过程耗时约1-2小时。

上述配料过程间断进行，每次配料耗时3-6小时，程序繁琐，为满足烟气脱硝系统对氨的需求，溶解罐受限设计的较大，一般一次配料满足20-24小时的脱硝用量，因此，溶解罐的体积较大、高度较高，在向溶解罐中进料时，需采用斗提机来进行进料，而斗提机笨重高大，需修设二楼或抬高整体屋面高度，且布置位置受限。尿素溶液的配制设备体积大、占地面积广，修设成本高，配料过程耗时长、操作程序繁琐，在使用中有较大的局限性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种尿素溶液连续在线配料系统及其固体进料组件。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种连续进料的固体进料组件，包括料斗和进料量检测器，所述料斗的出口侧连接有旋转给料机，所述旋转给料机远离料斗的一侧固定连接有气固混合器，所述气固混合器上固定连接有气源和进料管，所述气源和进料管连接于气固混合器相对的两侧，所述进料量检测器用于采集固体进料量信息。

通过在料斗下方连接有旋转给料机和气固混合器，利用旋转给料机向气固混合器中传送物料，在确保料斗内物料充足的前提下，能够使每小时落入旋转给料机中的干尿素都是等量的，再根据旋转给料机的转速，能够测算出固体进料组件每小时输送的干尿素的重量，实现对干尿素的输送进行连续在线计量的目的。这里采用的进料量检测器可以是设置在料斗内的料位计，对料斗内的物料高度设定上限和下限，当料斗内的物料高度达到上限时，停止向料斗内输送物料；当料斗内的物料高度达到下限时，给旋转给料机输出信号，使旋转给料机停止运行，以确保旋转给料机中的尿素为固定容量的（非空），有利于提高对干尿素计量的准确性。或者进料检测器可以采用固体流量计，直接通过对进料管内输送的干尿素量进行测量，得到干尿素的进料量。上述的气源可以是空压机或鼓风机，利用空压机或鼓风机向气固混合器内输送压缩空气或带压风，在气固混合器与气源之间还可设置压力测量装置或减压装置，空气与尿素粉料在气固混合器内充分混合，尿素随空气沿进料管输送至混合的容器中。这样无需采用斗提机这种高大笨重的设备即可实现对固体物料的输送，有效节约了设备成本和设备的占地面积。

进一步的，所述料斗内固定连接有至少一层过滤网，所述料斗远离旋转给料机的一侧固定连接有插板阀，所述插板阀与过滤网之间固定连接有吹扫装置。

利用过滤网对干尿素进行过滤，避免较大颗粒或包装纺织袋等随物料进入料斗内，也有利于防止人或体积较大的物件误入旋转给料机，影响旋转给料机的正常运作。过滤网可在料斗内设置两层或多层，如在料斗的进口和出口处分别设置过滤网，进口处的过滤网与插板阀之间设置吹扫装置，在配料完成后，可关闭插板阀，利用吹扫装置对料斗内进行吹扫，减少料斗内的物料残留。

进一步的，所述料斗的外侧固定连接有伴热装置和振打装置。伴热装置中的伴热介质可以采用热水、蒸汽或电热均可，利用伴热装置可对料斗内进行烘干，防止料斗内潮湿导致尿素结块。当尿素板结在料斗侧壁时，可打开振打装置，减少尿素在料斗侧壁的板结。

本发明的另一个目的为提供一种尿素溶液连续在线配料系统，包括配料罐，所述配料罐上固定连接有如前所述的固体进料组件，所述配料罐上还连通有液体进料组件，所述液体进料组件包括水源和输水管，所述输水管上固定连接有水流量计和调节阀。所述配料罐内设置有搅拌件和加热件，所述配料罐上固定连接有输送管，所述输送管远离配料罐的一端固定连接有储存罐。还包括控制器，所述进料量检测器、水流量计和调节阀分别与控制器电连接，所述进料量检测器将固体进料量信息传输至控制器，所述水流量计用于采集进水量信息，并将进水量信息传输至控制器，所述控制器根据固体进料量信息和进水量信息控制调节阀改变水流量。

在配制时，根据所需尿素溶液的浓度，在控制器上设定固体进料量和进水量的比例，根据进料量检测器和水流量计传输的固体进料量信息和进水量信息，控制和调整调节阀，改变进水量，使固体进料量与进水量的比例符合设定比例。通过分别对固体进料和液体进料进行计量，使固体干尿素和液体水按照配比同步进料，边投料边搅拌，实现尿素溶液的连续在线配料，使传统配料过程中的放水、投料、加热搅拌和输送几个过程同时进行，将原本需要耗费4-6个小时的过程缩减到1-2小时，达到连续在线配置并输送一定浓度的尿素溶液的目的。与配料罐连通的储存罐可以是一台、两台或多台，当配料罐的位置高于储存罐时，配料罐中的尿素溶液会自流进入储存罐内，当配料罐与储存罐的高度相同或储存罐的位置更高时，在输送管上设置输送泵，完成对尿素溶液的输送。同时，在连续配料输送的条件下，用于加热搅拌配料的配料罐无需设计的过大，可采用较小溶剂的配料罐，即配即用，有利于节省设备成本、减小设备的占地面积。

进一步的，所述进料量检测器为料位计，所述料位计固定连接于料斗内，所述旋转给料机与控制器电连接。所述料位计用于采集料斗内的物料高度信息，并将所述物料高度信息传输至控制器，所述控制器根据物料高度信息控制旋转给料机的启闭。

利用料位计监测料斗内的物料量，当物料高度达到预设的下限，即料斗内物料不足时，向控制器发出信号，控制器接收到信号后向旋转给料机发出暂停运行的指令，同时向调节阀发出关闭的指令，暂停尿素和水的输送，待料斗内的物料添加至高于预设下限时，再次向控制器发出相应信号，由控制器开启旋转给料机和调节阀。

进一步的，所述进料量检测器为固体流量计，所述固体流量计固定连接于进料管上，所述固体流量计与气固混合器之间的进料管上设置有预留接口。利用固体流量计检测固体的进料量，使干尿素和水按比例进料，当两组进料比例不符合预设比例时，由控制器向调节阀发出指令，控制调节阀改变水流量，以达到符合预设比例的目的。在采用带有气力输送装置的压力罐的罐车作为运送干尿素的运输车时，可将运输车的卸货管直接与预留接口连接，直接由运料罐车上料，运料罐车内装运的无包装的纯尿素颗粒沿进料管进入配料罐内配制尿素溶液，方便省力。

进一步的，所述输水管远离水源的一端与进料管固定连接。这样在进料时，水从输水管流入进料管中，在进料管中与干尿素进行预混，有利于缩短干尿素溶解时间，提高配料效率，减少干尿素随空气排出配料罐的情况发生。

进一步的，所述配料罐内与进料管连通的位置固定连接有导流装置。在尿素颗粒随气流进入配料罐中时，先冲击在导流装置上，在重力作用下，尿素颗粒落入配料罐中，气体则从配料罐的顶部排出，导流装置有利于促进气固分离。

进一步的，所述配料罐的顶端固定连接有通气管，所述通气管与配料罐连接处设置有过滤装置，所述通气管远离配料罐的一端固定连接有水槽，所述通气管的端部浸没在水中。

与尿素颗粒分离的气体从通气管出排出配料罐，通气管内的过滤装置能够避免气体中混杂的尿素颗粒随之排出配料罐，排出的气体通入水槽内，有利于避免含氨的热气直接排入空气中，对环境造成污染。

进一步的，所述配料罐的侧壁固定连接有温度测量装置、液位测量装置和密度测量装置，方便工作人员随时监测配料罐内的情况。

本发明的有益效果是：

1）本发明能够对固体进料组件输送的固体物料进行准确计量，方便实现与水按比例同步进料，可省去传统的配料罐上设置的循环管路，并改变了只能通过循环管上设置密度计来计量溶液浓度的唯一测量方式。同时，采用气固混合器，将固体物料与空气充分混合后，沿管道对固体物料进行输送，有利于降低输送物料的设备成本、减少设备的占地面积。

2）本发明的尿素溶液连续在线配料系统通过对干尿素和水的进量进行控制，实现干尿素和水按照预设比例的同步进料，这样在开始进料、并启动配料罐内的搅拌件和加热件之后，约三十分钟即可在配料罐内形成尿素溶液，将配料罐内的尿素溶液沿输送管传输至储液罐内，即可使用，大大缩短了配置尿素溶液的耗时，简化了配制流程，也无需一次性配制20-24个小时所需要的尿素溶液、维持加热状态以保持尿素溶液的溶剂状态，有利于节能降耗。

3）在配料过程中，配料罐仅作为临时配料中转设备，其体积设计无需受限于一次性需配制的尿素溶液量，相较于传统的按照24小时停留时间设计的体积大小，本发明仅按照1-2小时停留时间设计的体积大小，可缩减为原来的1/12倍，缩小了配料过程中多个设备的尺寸大小，有利于提高整套系统的经济性，提高配料效率。

附图说明

图1为本发明实施例一的结构示意图。

图2为本发明实施例二的整体结构示意图。

图3为本发明实施例二的配料罐外部结构示意图。

图4为本发明实施例三的结构示意图。

图中，1、料斗；2、旋转给料机；3、气固混合器；4、气源；5、进料管；6、过滤网；7、插板阀；8、吹扫装置；9、伴热装置；10、振打装置；11、配料罐；12、水源；13、输水管；14、水流量计；15、调节阀；16、搅拌件；17、加热件；18、输送管；19、储存罐；20、控制器；21、料位计；22、固体流量计；23、导流装置；24、通气管；25、过滤装置；26、水槽；27、温度测量装置；28、液位测量装置；29、密度测量装置。

具体实施方式

下面将结合实施例，对本发明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，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的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。

实施例一

如图1所示，本实施例提供一种连续进料的固体进料组件，包括料斗1和进料量检测器，本实施例采用的进料量检测器为料位计21，料位计21在料斗1内设置两个探头，一个位于料斗1较高位置用于检测物料的进料上限，另一个位于料斗1较低位置用于检测物料的进料下限。当料斗1内物料达到进料上限时，停止加料，避免物料从料斗1处溢出；当料斗1内物料达到进料下限时，停止旋转给料机2的运行，以确保旋转给料机2中的尿素为固定容量的（非空）。料斗1内固定连接有两层过滤网6，一层位于料斗1靠近顶部的位置，另一侧位于料斗1底部出料的位置，经过两层过滤网6的过滤，有利于防止较大颗粒、包装纺织袋或结块的物料进入旋转给料机2内。在料斗1的顶端固定连接有插板阀7，插板阀7与过滤网6之间固定连接有吹扫装置8，在停止进料后，可关闭插板阀7，防止有杂物落入料斗1内，关闭插板阀7后，采用吹扫装置8对过滤网6进行吹扫清理，本实施例的吹扫装置8为鼓风机或已有压缩空气，利用鼓风机向料斗1内鼓风，减少物料在过滤网6上的残留。

如图1所示，在料斗1外还固定连接有伴热装置9和振打装置10，本实施例的伴热装置9采用电热的伴热管，伴热管环绕料斗1的外周，可通过加热对料斗1内进行烘干。在料斗1的下方连接有旋转给料机2，旋转给料机2的下方固定连接有气固混合器3，料斗1内的物料在重力作用下通过过滤网6，落入旋转给料机2内，由旋转给料机2定量输送至气固混合器3中。气固混合器3相对的两侧分别固定连接有气源4和进料管5，本实施例的气源4采用已有空压机提供的压缩空气，由空压机向气固混合器3内输送压缩空气，压缩空气与干尿素在气固混合器3内混合后，沿进料管5向配料的容器中输送。

本实施例的固体进料组件在使用时，先打开插板阀7，向料斗1内加入物料，物料通过上层的过滤网6后落入料斗1中，在料斗1内的物料高度高于进料下限后，打开旋转给料机2、气固混合器3和空压机接口阀，使物料在重力作用下通过下层的过滤网6落入旋转给料机2中，再由旋转给料机2定量传输至气固混合器3中，在与来自空压机的压缩空气混合后，随气流沿进料管5输送。当料斗1内潮湿或尿素结板时，可打开伴热装置9或振打装置10，对料斗1内进行烘干，减少尿素的结板。当料斗1内的物料高度高于进料上限时，可暂停进料，避免物料从料斗1的上端溢出。

实施例二

如图2所示，本实施例提供一种尿素溶液连续在线配料系统，包括配料罐11，配料罐11上固定连接有实施例一的固体进料组件，即进料管5的一端与气固混合器3固定连接，另一端与配料罐11的顶部固定连接，使物料随气流沿进料管5进入配料罐11内。在配料罐11内与进料管5连通的位置固定连接有导流装置23，本实施例采用的导流装置23为导流板，将导流板呈倾斜状固定于进料管5的连通处。这样在进料时，夹带着尿素颗粒的气流冲击在导流板上，尿素颗粒沿导流板下落进入配料罐11内，气流则在导流板的阻挡下向上移动，有利于促进气固分离。在配料罐11上还连通有液体进料组件，液体进料组件包括水源12和输水管13，水源12向配料罐11中提供的可以是除盐水、去离子水或温热疏水，输水管13上固定连接有水流量计14和调节阀15，输水管13远离水源12的末端也固定连接于配料罐11的顶部，利用水流量计14对进水量进行监测，利用调节阀15控制进水量，使进水量与尿素颗粒按比例同步进料。

如图2所示，在配料罐11内设置有搅拌件16和加热件17，搅拌件16为与配料罐11转动连接的搅拌轴叶，由位于配料罐11顶部外侧的电机驱动转动，加热件17为电热管或蒸汽加热盘管，对尿素颗粒和水进行搅拌和加热，加快尿素颗粒在水中的溶解，形成尿素溶液。在配料罐11的底部上固定连接有输送管18，输送管18远离配料罐11的一端固定连接有储存罐19，利用输送管18将配制好的尿素溶液输送至储存罐19内，储存罐19的数量可以为一个、两个或者多个，在储存罐19内可设置加热的电热管或蒸汽加热盘管，维持尿素溶液的溶解状态，避免其析出结晶。储存罐19可以位于配料罐11的下方，使配料罐11内的尿素溶液自流如储存罐19内，储存罐19的位置也可以与配料罐11并列或高于配料罐11，这样需要在输送管18上固定连接有输送泵，由输送泵将尿素溶液泵入储存罐19内。

如图2所示，还包括控制器20，进料量检测器、水流量计14和调节阀15分别与控制器20电连接，本实施例的进料量检测器为实施例一中采用的料位计21，本实施例的旋转给料机2也与控制器20电连接。当料斗1内的物料高度达到进料下限时，料位计21给控制器20传输信号，控制器20向旋转给料机2发出暂停运行的指令，给调节阀15发出关闭的指令；在料斗1内物料高于进料下限后，料位计21再次向控制器20传输信号，控制器20重新开启旋转给料机2和控制阀，确保尿素颗粒的定量输入和水的同步输入。

如图2和图3所示，在配料罐11的顶端固定连接有通气管24，通气管24与配料罐11连接处设置有过滤装置25，用于防止气体中混有的尿素颗粒沿通气管24排出配料罐11，通气管24远离配料罐11的一端固定连接有水槽26，通气管24的端部浸没在水中，避免含氨的热气直接排入空气中，对环境造成污染。在配料罐11的侧壁上还固定连接有温度测量装置27、液位测量装置28和密度测量装置29，方便工作人员随时监测配料罐11内的情况。

本实施例在使用时，根据所需尿素溶液的浓度，结合旋转给料机2的转速，计算单位时间的尿素颗粒进料量，并按相应比例控制调节阀15，使尿素颗粒进料量与进水量保持同比例。向料斗1内加入尿素颗粒，料斗1内的物料量高压进料下限后，同时开启旋转给料机2、气固混合机、气源4、水源12、调节阀15和水流量计14，对尿素颗粒和水进行同步进料。尿素和水在配料罐11内经过搅拌加热，溶解为尿素溶液，利用密度检测装置检测尿素溶液的浓度，在达到目标浓度后，将尿素溶液沿输送管18传输至储存罐19内。利用温度测量装置27和液位测量装置28检测配料罐11内情况，一旦出现异常，及时调整或停止设备的运转。料斗1内物料高度过低时，由料位计21、控制器20与旋转给料机2、调节阀15连锁，暂停物料的输入，待料斗1内的物料高出进料下限，再恢复正常进料，确保物料与水的同比例输入，实现尿素溶液的即配即用。

实施例三

本实施例与实施例二的区别主要在于：如图4所示，本实施例的进料量检测器采用固体流量计22，固体流量计22固定连接于进料管5上，利用固体流量计22对尿素颗粒的进料量进行监测。固体流量计22、水流量计14和调节阀15分别与控制器20电连接，当固体流量计22和水流量计14向控制器20传输的进料量不符合预设比例时，控制器20向调节阀15发出指令，控制调节阀15增大或减少水流量，使尿素颗粒和水按照预设比例同步进料。在固体流量计22与气固混合器3之间的进料管5上设置有预留接口，该预留接口可用于连接自带气力输送装置的运送尿素的槽车，运输车内的干尿素直接通过进料管5输送进配料罐11。本实施例的输水管13右端与水源12固定连接，左端与进料管5的竖直段固定连接，水源12在本实施例中提供的是低压饱和蒸汽，进料管5内的尿素颗粒与输水管13内的低压饱和蒸汽在进料管5的垂直段进行预混合，尿素遇蒸汽后迅速吸热溶解形成溶液，有利于提高配料效率。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种连续进料的固体进料组件，其特征在于：包括料斗(1)和进料量检测器，所述料斗(1)的出口侧连接有旋转给料机(2)，所述旋转给料机(2)远离料斗(1)的一侧固定连接有气固混合器(3)，所述气固混合器(3)上固定连接有气源(4)和进料管(5)，所述气源(4)和进料管(5)连接于气固混合器(3)相对的两侧，所述进料量检测器用于采集固体进料量信息。

2.根据权利要求1所述的一种连续进料的固体进料组件，其特征在于：所述料斗(1)内固定连接有至少一层过滤网(6)，所述料斗(1)远离旋转给料机(2)的一侧固定连接有插板阀(7)，所述插板阀(7)与过滤网(6)之间固定连接有吹扫装置(8)。

3.根据权利要求1所述的一种连续进料的固体进料组件，其特征在于：所述料斗(1)的外侧固定连接有伴热装置(9)和振打装置(10)。

4.一种尿素溶液连续在线配料系统，其特征在于：包括配料罐(11)，所述配料罐(11)上固定连接有如权利要求1至3中任意一项所述的固体进料组件，所述配料罐(11)上还连通有液体进料组件，所述液体进料组件包括水源(12)和输水管(13)，所述输水管(13)上固定连接有水流量计(14)和调节阀(15)；所述配料罐(11)内设置有搅拌件(16)和加热件(17)，所述配料罐(11)上固定连接有输送管(18)，所述输送管(18)远离配料罐(11)的一端固定连接有储存罐(19)；还包括控制器(20)，所述进料量检测器、水流量计(14)和调节阀(15)分别与控制器(20)电连接，所述进料量检测器将固体进料量信息传输至控制器(20)，所述水流量计(14)用于采集进水量信息，并将进水量信息传输至控制器(20)，所述控制器(20)根据固体进料量信息和进水量信息控制调节阀(15)改变水流量。

5.根据权利要求4所述的一种尿素溶液连续在线配料系统，其特征在于：所述进料量检测器为料位计(21)，所述料位计(21)固定连接于料斗(1)内，所述旋转给料机(2)与控制器(20)电连接；所述料位计(21)用于采集料斗(1)内的物料高度信息，并将所述物料高度信息传输至控制器(20)，所述控制器(20)根据物料高度信息控制旋转给料机(2)的启闭。

6.根据权利要求4所述的一种尿素溶液连续在线配料系统，其特征在于：所述进料量检测器为固体流量计(22)，所述固体流量计(22)固定连接于进料管(5)上，所述固体流量计(22)与气固混合器(3)之间的进料管 (5) 上设置有预留接口。

7.根据权利要求4所述的一种尿素溶液连续在线配料系统，其特征在于：所述输水管(13)远离水源(12)的一端与进料管(5)固定连接。

8.根据权利要求4所述一种尿素溶液连续在线配料系统，其特征在于：所述配料罐(11)内与进料管(5)连通的位置固定连接有导流装置(23)。

9.根据权利要求4所述的一种尿素溶液连续在线配料系统，其特征在于：所述配料罐(11)的顶端固定连接有通气管(24)，所述通气管(24)与配料罐(11)连接处设置有过滤装置(25)，所述通气管(24)远离配料罐(11)的一端固定连接有水槽(26)，所述通气管(24)的端部浸没在水中。

10.根据权利要求4所述的一种尿素溶液连续在线配料系统，其特征在于：所述配料罐(11)的侧壁固定连接有温度测量装置(27)、液位测量装置(28)和密度测量装置(29)。

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