CN214513665U - 液氨应急快速处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种液氨应急快速处理装置，包括竖直设置且密闭的筒体，在筒体的底部、顶部和上部侧壁分别设有稀释水进口、氨水出口和液氨进口。在筒体内上部固设有上下间隔的液氨减压室和氨气缓冲室，液氨减压室与液氨进口连通，在液氨减压室和氨气缓冲室之间连通有间隔排布的多个换热竖管，并在氨气缓冲室的底部设有气体鼓泡均布器。在筒体内下部固设有上下间隔的稀释水喷射均布器和换热器，稀释水喷射均布器正对气体鼓泡均布器设置并与稀释水进口相连通。本实用新型的液氨应急快速处理装置能在液氨泄漏时开展有效的应急处理，利用氨气溶于水放出热量快速将液氨汽化成氨气后再制备成氨水，且处理过程运行稳定，有效避免液氨泄漏事故进一步扩大。

Description

液氨应急快速处理装置

技术领域

本实用新型是关于液氨应急处理及氨水制备领域，尤其涉及一种液氨应急快速处理装置。

背景技术

目前对氮氧化物诸多采用液氨还原剂治理，液氨挥发性强，毒性大，一旦发生泄漏，易导致人员中毒、环境污染、设备损坏甚至着火、爆炸、致死等重大事故。液氨泄露传统的洗消方式，主要根据液氨及氨气极易溶于水，利用工业水喷淋管线对事故设备及污染区域进行大量喷水，直至泄露事故控制，使逸出的氨溶解在水中成为氨水，被设备事故区的砼围堰圈存等待再处理。

但是，这种事故后被动再次进行处理后的氨溶液在符合排放标准后按污水排放，不但给事故原因调查、恢复生产带来不必要的工作量和麻烦，而且造成浪费。另外，氨直接大量溶于水是剧烈的放热反应，反应过程极不稳定、操作控制困难，噪声大、振动大，并不安全。如何在液氨泄漏后立即有效地开展应急处置，使氨溶液可控有序在事故现场异处储存并可再利用，对避免事故进一步扩大、减少人员伤亡、设备损坏和环境污染具有重要意义。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种液氨应急快速处理装置，能快速将液氨汽化成氨气后再制备成氨水，且处理过程运行稳定，有效避免液氨泄漏事故进一步扩大。

本实用新型的目的是这样实现的，一种液氨应急快速处理装置，包括竖直设置且密闭的筒体，在筒体的底部、顶部和上部侧壁分别设有稀释水进口、氨水出口和液氨进口；在筒体内上部固设有上下间隔的液氨减压室和氨气缓冲室，液氨减压室与液氨进口连通，在液氨减压室和氨气缓冲室之间连通有间隔排布的多个换热竖管，并在氨气缓冲室的底部设有气体鼓泡均布器；在筒体内下部固设有上下间隔的稀释水喷射均布器和换热器，稀释水喷射均布器正对气体鼓泡均布器设置并与稀释水进口相连通。

优选地，在筒体的外部设有与液氨进口连通的液氨进液管，并在液氨进液管上设有第一气动调节阀。

优选地，各换热竖管的横截面形状均为椭圆形。

优选地，气体鼓泡均布器包括固设在氨气缓冲室底部并水平设置的环形底盘，在环形底盘内紧邻设有竖直设置的多个空管。

优选地，稀释水喷射均布器包括水平设置的管架，管架的底部通过进水管与稀释水进口连通，在管架的上表面设有与管架内部连通的多个直射喷嘴。

优选地，管架包括环形管以及设在环形管内并与环形管连通的十字管，进水管与十字管的中心固接并连通，多个直射喷嘴分别设在环形管和十字管上。

优选地，环形管上的各直射喷嘴的轴线均由环形管向筒体的侧壁倾斜设置，十字管上的各直射喷嘴的轴线均竖直设置。

优选地，换热器包括间隔套设在进水管外侧的螺旋换热管，螺旋换热管的进水端与设在筒体侧壁上的冷却水进口连通，螺旋换热管的出水端与设在筒体侧壁上的冷却水出口连通；液氨应急快速处理装置还包括位于筒体外部的循环水泵，循环水泵的进水端与冷却水出口连通，循环水泵的出水端与冷却水进口连通。

优选地，在筒体内、氨水出口处、冷却水进口处以及冷却水出口处均设有温度传感器和压力传感器，在稀释水进口处设有第二气动调节阀。

优选地，在氨水出口处连接有一氨水制备分支管路。

由上所述，该液氨应急快速处理装置，在液氨存储罐因意外发生泄漏时，能对液氨存储罐内的液氨及时倒空处理，避免更多的直接对空泄漏，达到了快速应急处理的目的。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中：

图1：为液氨应急快速处理装置的结构图。

图2：为液氨减压室、换热竖管与氨气缓冲室配合的结构图。

图3：为换热竖管与液氨减压室底部配合的俯视图。

图4：为气体鼓泡均布器的俯视图。

图5：为稀释水喷射均布器的结构图。

图6：为图5的俯视图。

图7：为图5的仰视图。

图8：为换热器的结构图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。

如图1至图8所示，本实施例提供一种液氨应急快速处理装置，包括竖直设置且密闭的筒体1，在筒体1的底部、顶部和上部侧壁分别设有稀释水进口11、氨水出口12和液氨进口13。在筒体1内上部固设有上下间隔的液氨减压室2和氨气缓冲室4(可通过支架固设在筒内)，液氨减压室2与液氨进口13连通(密闭连通)，在液氨减压室2和氨气缓冲室4之间连通(密闭连通)有间隔排布的多个换热竖管3，并在氨气缓冲室4的底部设有气体鼓泡均布器5。在筒体1内下部固设有上下间隔的稀释水喷射均布器6和换热器7，稀释水喷射均布器6正对气体鼓泡均布器5设置并与稀释水进口11相连通(密闭连通)。

最初使用时先通过稀释水喷射均布器6向筒内喷射稀释水，使稀释水充满整个筒体1后，再通过液氨进口13向液氨减压室2内通入液氨。由于液氨进入具有较大空间的液氨减压室2内，压力瞬间降低，使部分液氨汽化并吸收热量，在液氨减压室2内形成液氨和少量氨气的低温气液混合物。该混合物进入各换热竖管3时，吸收换热竖管3外的常温稀释水热量，气液混合物中液氨与常温稀释水发生热交换，使气液混合物中的液氨快速汽化。

产生的氨气进入氨气缓冲室4内，使氨气缓冲室4的底部全部充满氨气，并经气体鼓泡均布器5鼓泡输出，与下方喷出的稀释水相迎，氨气与稀释水发生静态混合成为氨水并放出大量热量，使氨水溶液温度升高；含热氨水在稀释水不断注入下上升后经氨水出口12排出至预设储存罐槽，含热氨水上升过程流经各换热竖管3时，各换热竖管3内的液氨便可吸收制备氨水放出来的热量加速汽化，既降低含热氨水的温度，又使氨水制备过程产生的能量得到充分利用。

安装时液氨进口13与存储液氨的液氨存储罐底端出口连接，当液氨存储罐体、阀门或管路因意外发生泄漏，需要对泄露液氨储罐进行倒罐倒空后修补或更换相应损坏阀门时，对于已泄露的部分液氨只能现场采用喷淋方式处理，对于存储罐内的大量液氨，可以通过该装置快速制成氨水存放。

因液氨汽化会吸收大量热量，氨气溶于水会放出大量热量，且氨气溶解热远大于液氨汽化热，将液氨汽化和氨水制备放在同一台设备中，可充分利用氨气溶于水放出的热量，这样，液氨汽化不需要外加热量源，又可使氨水温度降低，液氨经减压进入液氨减压室2内压力瞬间再次降低，通过各换热竖管3时吸收常温稀释水热量汽化，氨气被稀释水吸收即放出热量，此时吸收制备氨水放出来的热使大量液氨汽化，汽化后的氨气通过均布鼓泡与稀释水均匀静态混合，氨水制备放出的热能充分利用，有效地解决了氨和水剧烈放热反应所带来的反应系统大噪声、剧烈震动不稳定的问题，使反应系统的控制变得方便、简易，液氨处理达到了稳定和安全。

因液氨泄漏时储罐内会有大量液氨通过该装置制成氨水来实现倒空，该装置需要较长时间连续工作，该装置是通过液氨减压室2的减压和换热竖管3的热交换使液氨快速汽化，并通过液氨汽化吸收一部分制备氨水放出的热量，多余热量利用换热器7强制循环带走，保证筒内温度维持在安全范围内，避免氨水温度较高而减缓稀释水对氨气的吸收反应速度，影响对液氨的处理能力，有效保证系统的稳定运行，实现快速处理液氨的目的。

由此，该液氨应急快速处理装置，在液氨存储罐因意外发生泄漏时，能及时将罐内的液氨通入筒体1内，依次经过减压和吸热快速汽化成氨气，再与稀释水反应生成氨水。将液氨汽化和氨水制备放在同一台设备中，充分利用制备氨水放出的热使液氨快速汽化，同时通过换热器7吸走多余热量，保证筒内温度稳定，大大节约能源，损耗低，减少了换热器7内冷却水的用量，并保证反应系统更加稳定，实现了对发生液氨泄漏事故时对液氨存储罐内的液氨及时处理，避免更多的泄漏，达到了快速应急处理的目的；能在液氨泄漏后立即有效地开展应急处置，对于避免事故进一步扩大、减少人员伤亡、设备损坏和环境污染具有重要意义。

具体地，为了使用更安全并提高液氨汽化效率，在筒体1的外部设有与液氨进口13连通的液氨进液管，并在液氨进液管上设有第一气动调节阀。

使用时液氨进液管与液氨存储罐连接，通过第一气动调节阀能快速将通入的液氨减压至指定压力，优选将液氨的压力减压至0.2～0.25MPa，此压力下既能满足氨水制备系统安全运行要求，又能保证液氨汽化效率更高。

各换热竖管3的横截面形状均优选为椭圆形，既能增加换热竖管3内液氨的通流和吸热面积，又能使换热竖管3外部也具备足够的热氨水通流面积。

进一步地，气体鼓泡均布器5包括固设在氨气缓冲室4底部并水平设置的环形底盘51(优选圆环形)，在环形底盘51内紧邻设有竖直设置的多个空管52(其孔径优选为3～6mm)。能使气体鼓泡分布更加均匀，鼓泡量大幅度提高，进而气液接触鼓泡吸收，反应快速，氨气的吸收率更大，效率更高。

稀释水喷射均布器6包括水平设置的管架61，管架61的底部通过进水管62与稀释水进口11连通，在管架61的上表面设有与管架61内部连通的多个直射喷嘴63。更具体地，管架61包括环形管611以及设在环形管611内并与环形管611连通的十字管612，进水管62与十字管612的中心固接并连通，多个直射喷嘴63分别设在环形管611和十字管612上。

其中，环形管611为环形的圆管，十字管612由两根垂直交叉连通的直圆管构成。采用圆管盘形结构，并设多个大流量喷头朝上的直射喷嘴63，直射喷嘴63在气体鼓泡均布器5下方与向下的气体鼓泡均布器5相向设置，氨气与直射喷嘴63形成的射流流体相迎混合，能加快氨气吸收制备氨水的进度。

更优选地，环形管611上的各直射喷嘴63的轴线均由环形管611向筒体1的侧壁倾斜设置(优选倾斜45°)，十字管612上的各直射喷嘴63的轴线均竖直设置，使氨气与稀释水混合效果更佳。

进一步地，如图8所示，换热器7包括间隔套设在进水管62外侧的螺旋换热管71，螺旋换热管71的进水端与设在筒体1侧壁上的冷却水进口14连通(密闭连通)，螺旋换热管71的出水端与设在筒体1侧壁上的冷却水出口15连通(密闭连通)。液氨应急快速处理装置还包括位于筒体1外部的循环水泵，循环水泵的进水端与冷却水出口15连通，循环水泵的出水端与冷却水进口14连通。

常温水经过循环水泵构成强制循环，换热器7采用螺旋管结构，传热面积大。当含热氨水在筒体1内流动时，受螺旋换热管71的引导使靠近筒体1内壁面的部分氨水顺筒体1内壁旋流，还有一部分氨水顺壁面轴向流动，通过螺旋换热管71的管壁凸起处便产生轴向旋涡，引起边界层分层及边界层中流体的扰动，从而加快由螺旋换热管71壁面至含热氨水的热量传递。快速带走多余热量，降低筒体1内温度，保证氨气被稀释水吸收的速度，保证系统稳定、安全运行。

进一步地，在筒体1内、氨水出口12处、冷却水进口14处以及冷却水出口15处均设有温度传感器和压力传感器。在稀释水进口11处设有第二气动调节阀，以便调节稀释水的流量。

第一气动调节阀和第二气动调节阀(现有技术)既可调节开或关，也可调节压力、压差、流量等，整个装置还包括控制器，该控制器与温度传感器、压力传感器、第一气动调节阀、第二气动调节阀以及循环水泵均电连接，具体控制过程为现有程序。

当出现筒体1内温度低限(说明液氨进入过多，稀释水进入量少，汽化吸收热量多，筒内温度持续低限会造成结冰损坏筒体1及筒内设备)、稀释水进口11处的压力低限(说明稀释水系统出现故障进入筒内的稀释水较少或停供稀释水)或者氨水出口12处的压力高限(说明氨水储存系统出现故障)报警(终端控制器设有相应的报警器)时，控制器控制第一气动调节阀来停止进液氨，防止筒内水温较低造成结冰而导致设备、管路损坏。当出现筒体1内温度高限或者氨水出口处的温度高限时，控制器自动控制循环水泵启动，常温水经过循环水泵的强制循环将液氨汽化吸收的热量与气氨和水混合放出的热量之差带走，降低筒体1和氨水温度，以保证筒体1处于安全运行温度范围内。

进一步地，在氨水出口12处连接有一氨水制备分支管路。

在平时可作为在线氨水制备系统运行，此时氨水出口12处的事故主管路关闭，氨水制备分支管路打开，可用来制备氨水。同时，通过第一气动调节阀和第二气动调节阀可控制液氨和稀释水的流量，以生产所需不同浓度的氨水。

当发生液氨泄漏事故时，在线氨水制备分支管路关闭，事故主管路打开，自动转换为应急快速处理状态，以及时快速处理液氨并通过主管路排入指定储存罐槽。整个装置具有在线氨水制备和应急快速处理两种状态，达到一机两用，不用增加氨水制备设备，节约成本。

Claims (10)

1.一种液氨应急快速处理装置，其特征在于，包括竖直设置且密闭的筒体，在所述筒体的底部、顶部和上部侧壁分别设有稀释水进口、氨水出口和液氨进口；

在所述筒体内上部固设有上下间隔的液氨减压室和氨气缓冲室，所述液氨减压室与所述液氨进口连通，在所述液氨减压室和所述氨气缓冲室之间连通有间隔排布的多个换热竖管，并在所述氨气缓冲室的底部设有气体鼓泡均布器；

在所述筒体内下部固设有上下间隔的稀释水喷射均布器和换热器，所述稀释水喷射均布器正对所述气体鼓泡均布器设置并与所述稀释水进口相连通。

2.如权利要求1所述的液氨应急快速处理装置，其特征在于，

在所述筒体的外部设有与所述液氨进口连通的液氨进液管，并在所述液氨进液管上设有第一气动调节阀。

3.如权利要求1所述的液氨应急快速处理装置，其特征在于，

各所述换热竖管的横截面形状均为椭圆形。

4.如权利要求1所述的液氨应急快速处理装置，其特征在于，

所述气体鼓泡均布器包括固设在所述氨气缓冲室底部并水平设置的环形底盘，在所述环形底盘内紧邻设有竖直设置的多个空管。

5.如权利要求1所述的液氨应急快速处理装置，其特征在于，

所述稀释水喷射均布器包括水平设置的管架，所述管架的底部通过进水管与所述稀释水进口连通，在所述管架的上表面设有与管架内部连通的多个直射喷嘴。

6.如权利要求5所述的液氨应急快速处理装置，其特征在于，

所述管架包括环形管以及设在所述环形管内并与所述环形管连通的十字管，所述进水管与所述十字管的中心固接并连通，多个所述直射喷嘴分别设在所述环形管和所述十字管上。

7.如权利要求6所述的液氨应急快速处理装置，其特征在于，

所述环形管上的各所述直射喷嘴的轴线均由所述环形管向所述筒体的侧壁倾斜设置，所述十字管上的各所述直射喷嘴的轴线竖直设置。

8.如权利要求5所述的液氨应急快速处理装置，其特征在于，

所述换热器包括间隔套设在所述进水管外侧的螺旋换热管，所述螺旋换热管的进水端与设在所述筒体侧壁上的冷却水进口连通，所述螺旋换热管的出水端与设在所述筒体侧壁上的冷却水出口连通；所述液氨应急快速处理装置还包括位于所述筒体外部的循环水泵，所述循环水泵的进水端与所述冷却水出口连通，所述循环水泵的出水端与所述冷却水进口连通。

9.如权利要求8所述的液氨应急快速处理装置，其特征在于，

在所述筒体内、所述氨水出口处、所述冷却水进口处以及所述冷却水出口处均设有温度传感器和压力传感器，在所述稀释水进口处设有第二气动调节阀。

10.如权利要求1所述的液氨应急快速处理装置，其特征在于，

在所述氨水出口处连接有一氨水制备分支管路。

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