CN215388738U - 新型热风式氨水蒸发器及新型氨水蒸发系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及新型热风式氨水蒸发器及新型氨水蒸发系统，所述氨水蒸发器设有壳体，所述壳体内设有旋流组件和扰动组件，所述壳体上设有喷枪接口，所述喷枪接口上插接有氨水喷枪，所述氨水喷枪为双流体雾化喷枪，所述旋流组件在纵向上位于所述喷枪接口的后方，所述扰动组件位于所述旋流组件的后方，由若干设有扰流孔道的扰流斜板构成，数量为一个或多个。所述氨水蒸发系统采用所述氨水蒸发器，依靠压缩空气将氨水雾化喷入蒸发器的壳体内，在蒸发器内实现高温热风与雾化氨水的直接混合加热，实现氨水的气化。本实用新型有利于实现氨气流量和温度的调节和控制，且有利于节省能源。

Description

新型热风式氨水蒸发器及新型氨水蒸发系统

技术领域

本实用新型涉及新型热风式氨水蒸发器及采用这种氨水蒸发器的新型氨水蒸发系统，主要可用于SCR（Selective Catalytic Reduction，选择性催化还原）脱硝系统。

背景技术

氨水用作SCR脱硝还原剂时，具有比液氨更安全，比尿素成本更低的优点，因此氨水被越来越多的用作SCR脱硝系统的还原剂。氨水作为还原剂用于SCR脱硝系统时，需将氨水气化为氨气，由氨气参与SCR脱硝反应。一般选用20%浓度的氨水作为SCR脱硝系统的还原剂。

氨水作为还原剂的SCR脱硝工艺中，氨水蒸发器是其中的关键设备，现有技术下多采用管式换热器，通过蒸汽等热介质间接加热氨水，使其气化为氨气，这种加热方式可以采用现有成熟的换热装置，但在需氨量变化时，氨气的流量和温度较难实现协同一致的控制，不利于后续催化还原反应，同时，也存在一定的热能浪费。

实用新型内容

为克服现有技术的上述缺陷，本实用新型提供了新型热风式氨水蒸发器及相应的氨水蒸发系统，这种氨水蒸发器有利于实现氨气流量和温度的调节和控制，且有利于节省能源。

本实用新型的技术方案是：

新型热风式氨水蒸发器，包括壳体，所述壳体设有进口和出口，所述进口位于所述壳体的前端，所述出口位于所述壳体的后端，所述壳体还设有喷枪接口，所述喷枪接口设置在所述壳体前部的侧壁上，所述喷枪接口上插接有氨水喷枪，所述氨水喷枪为双流体雾化喷枪，设有氨水进口、压缩空气进口和喷嘴，所述氨水喷枪的喷嘴位于所述壳体内，所述氨水喷枪的氨水进口和压缩空气进口位于所述壳体外，所述壳体内设有旋流组件和扰动组件，所述旋流组件在纵向（壳体的轴向）上位于所述喷枪接口的后方，所述扰动组件位于所述旋流组件的后方，数量为一个或多个。

优选地，所述扰动组件为扰流斜板组，所述扰流斜板组由一个或多个扰流斜板（简称斜板）构成。

优选地，所述扰流斜板的长度方向垂直于壳体的轴向，宽度方向与壳体的轴向之间的夹角为锐角。

同一扰动组件中的多个所述扰流斜板的倾斜角度（与壳体的轴向之间的夹角角度）可以相同，也可以不同。

当设有多个扰动组件时，多个所述扰动组件优选沿壳体的轴向依此排列，相邻扰动组件之间留有间距。

优选地，同一扰动组件中的多个扰流斜板的长度方向相互平行，相邻扰动组件中的扰流斜板的长度方向相互垂直。

所述扰动组件的数量根据实际需要设置，例如，可以为2个、4个或6个。

优选地，所述扰流斜板上开设有一个或多个扰流孔道。

优选地，所述扰流斜板上设有位于所述扰流孔道周围的扰流叶片。

优选地，所述扰流叶片设置在所述扰流斜板的迎风侧和/或背风侧。

优选地，所述壳体的前端设有同心变径接口，所述壳体的前端的同心变径接口的端口构成所述壳体的进口。

优选地，所述壳体的后端设有同心变径接口或偏心变径接口，所述偏心变径接口为下平偏心变径接口，所述壳体的后端的同心变径接口或偏心变径接口的端口构成所述壳体的出口。

各所述变径接口（包括壳体前端的同心变径接口和壳体后端的同心变径接口或偏心变径接口）的端口通常均可以设有用于管道连接的法兰。

优选地，所述壳体的进口侧设有测温接口，所述测温接口上插接有用于实时监测壳体内气体温度的测温装置。

所述测温装置可以采用任意适宜的现有技术，例如，可以包括温度变送器和温度显示装置，所述温度变送器的测温元件位于所述壳体内，所述温度变送器的输出接入所述温度显示装置。

新型氨水蒸发系统，包括氨水蒸发器、氨水流量控制系统、高温稀释风系统和压缩空气系统，所述氨水蒸发器采用本实用新型公开的任意一种新型氨水蒸发器，所述氨水流量控制系统的氨水输送管上设有流量调节阀，所述氨水输送管的出口接入所述氨水喷枪的氨水接口，所述高温稀释风系统设有高温稀释风输送管，所述高温稀释风输送管的出口接入所述新型氨水蒸发器的进口，所述压缩空气系统设有压缩空气输送管，所述压缩空气输送管的出口接入所述氨水喷枪的压缩空气进口。

所述流量调节阀可以设有自动控制装置，用于检测烟道内温度、流量和氮氧化物浓度的检测仪器的输出接入所述自动控制装置，以便依据这些检测数据控制流量调节阀的开度，进而控制氨水的流量。

本实用新型的有益效果是：由于采用高温热风直接加热的方式实现氨水的气化，可以通过输入的氨水流量控制输出的氨气流量，在氨水全部气化的情形下，输出流量控制不依赖于其他因素，由此将复杂的输出流量控制转换为简单的输入流体的流量控制，可以采用现有技术进行流量检测和调节，由此不仅简化了控制方式，而且还有利于提高控制精度和准确性；由于输出的是氨气、空气和水蒸气的混合物，在输入氨水流量一定的情形下，可以通过高温热风的流量控制实现了输出的气体混合物的控制，使其符合后续催化还原工艺的温度要求，在烟气流量、温度和氮氧化物浓度发生变化时，可以依据现有技术监视相关变化状况并计算出所需的氨气流量和输出气体混合物的温度要求，以此作为控制氨水流量和高温热风流量的依据。同时，由于采用高温热风直接加热的方式，能够更有效地利用热风中的热能，为提高热能利用率和利用效率提供了有利条件。另外，由于可以采用浓度为20%氨水作为氨源，从喷枪喷出的氨水迅速地与高温热风混合，形成所需浓度的氨气，由此明显地提高了安全性。

附图说明

图1是本实用新型氨水蒸发系统的构造示意图；

图2是本实用新型氨水蒸发器的构造示意图；

图3是本实用新型氨水蒸发器的剖面构造示意图；

图4是与图2对应的C-C向剖面示意图，主要显示旋流组件构造；

图5是与图2对应的D-D向剖面示意图，主要显示扰动组件构造；

图6是本实用新型氨水蒸发系统的氨水流量控制系统示意图。

具体实施方式

参见图1-6，本实用新型涉及一种新型热风式氨水蒸发器（简称蒸发器或氨水蒸发器），该氨水蒸发器采用高温热风直接加热的方式实现氨水气化，向氨水蒸发器内通入高温稀释风（高温热风），将氨水（例如，浓度20%的氨水）以压缩空气为动力，通过氨水喷枪喷入蒸发器，在蒸发器内利用稀释风的热量将氨水蒸发为氨气，参与后续的SCR脱硝反应。

这种新型热风式氨水蒸发器包括蒸发器筒体（简称筒体，或壳体)1,所述壳体的进口端设有变径接头2，出口端设有偏心变径接头4，壳体上还设有稀释风入口3、温度变送器接口5和氨水喷枪接口6，出口端的偏心变径接头的出口7构成蒸发器的混合气出口，壳体内设有扰动组件，所述扰动组件主要有斜板8构成，所述斜板上设有斜板孔道11及位于斜板孔道两侧的扰动叶片9，所述壳体内还设有旋流组件10，所述旋流组件在纵向上位于所述氨水喷枪接口和扰动组件之间。

氨水喷射蒸发系统包括所述的新型热风式氨水蒸发器（一套）、用作氨水喷枪的双流体雾化喷枪或其他适宜形式的喷枪（一套）、氨水流量控制系统（一套）、高温稀释风系统（一套）和雾化压缩空气系统（一套），并可以根据实际情况设置所需的各种流量仪表和压力、温度仪表等。

所述氨水流量控制系统可以采用现有技术，其氨水进口（氨水输送管道的进口）用于接入氨水，通常可以采用浓度为20%的氨水，其氨水输送管道上设有调节阀，并设有用于采集控制所需信息的若干仪表以及报警器，可以依据现有技术，通过实时监测获得的烟气流量、氮氧化物浓度以及温度等信息，确定应有的氨水流量，并通过调节阀（或阀门组）进行相应的流量调节，以适应于后续SCR反应对氨水流量及温度等其他参数的需要，所述氨水流量控制系统的氨水出口（氨水输送管道的出口）接入氨水喷枪的氨水进口。

所述高温稀释风系统可以采用现有技术，用于将空气或其他气体加热至所述的高温，形成高温热风，其送出的高温热风接入所述蒸发器的热风进口，也就是所述壳体的进口端设置的变径接头的进口，可以通过法兰连接等任意示意方式实现所述高温稀释风系统的输出管道与所述蒸发器的热风进口的连接。可以根据实际需要进行高温热风的流量和温度的调节，以适应于蒸发器输出的气体流量和温度要求。

所述雾化压缩空气系统可以采用现有技术，用于产生喷枪所需的压缩空气，其输出管道接入氨水喷枪的压缩空气接口。

所述氨水喷枪优选采用双流体雾化喷枪，设有压缩空气接口和氨水接口，以压缩空气为动力，形成氨水和空气的混合物，从喷枪的喷嘴中喷出，进入蒸发器壳体内的流动通道，所述喷枪的喷射件插入所述蒸发器的壳体内，喷嘴朝向气体流动方向，喷出雾化状态氨水与空气的混合物，在流动过程中通过旋流组件和扰动组件的作用，实现与高温热风的充分混合，在高温作用下气化，与高温热风混合形成由空气（或其他稀释气体）、氨气和水蒸气的混合气体，然后送入SCR系统的喷氨格珊，喷入反应器的烟道中。

这种新型热风式氨水蒸发器工作流程为（举例）：20%浓度的氨水输送泵输送至氨水流量控制系统，流量控制系统可根据出入口污染物的浓度计算出氨水耗量，经过计量分配后的氨水通过喷枪内压缩空气雾化后与高温稀释风进行换热，氨水吸热、升温、蒸发，变成氨气混合气至SCR反应器。

这种蒸发器的内部（壳体内）设有旋流组件，从氨水喷枪喷出的雾化的氨水与高温稀释风接触混合后，一同通过旋流组件，旋流组件将水平的流向（或者说，沿蒸发器壳体的轴向，所称壳体的轴向为所在区域壳体的轴向，下同）改变为氨水蒸发器筒体内旋转流动，增加了氨水与高温稀释风的接触时间，有利用氨水的蒸发，所述旋流组件可以采用任何适宜形式的旋流叶片，以形成旋流。

这种蒸发器内部（壳体内）设有位于旋流组件后方的扰动组件，所述扰动组件为由一个或多个扰流斜板组成的扰流斜板组，例如，图2所示实施例中，所述扰动组件包括4个（4组）沿轴向依此排列的扰流斜板组，每个（组）扰流斜板组由一个或多个扰流斜板构成，所述扰流斜板上面开有扰流孔道，孔道的两侧设有扰流叶片，同一扰流斜板组中的扰流斜板数量依据实际需要设置，以对气流进行有效、充分的扰动，满足氨、气混合和氨水气化要求，不同扰流斜板在氨水蒸发器筒体内可以设置成不同或相同的倾斜度（与壳体轴向之间的夹角角度），不同扰流斜板组中的扰流斜板在壳体横截面上的延伸方向优选不同，以进一步改变气体的流向，强化混合效果，例如，图2所述实施例中，第二组（从进口侧算起）和第四组扰流斜板与第一组和第四组扰流斜板垂直（异面垂直）。气流经过扰流斜板组时，总体流向受扰流斜板的作用而改变，沿相邻扰流斜板之间的间隙（或扰流斜板与壳体内壁之间的间隙）斜向流动，同时，部分气流经过扰流斜板上的扰流孔道，从该扰流斜板一侧的间隙进入另一侧的间隙，冲击和打乱扰流斜板两侧的气流流向，形成进一步的扰动，而扰流斜板上设置的位于扰流孔道两侧的扰流叶片进一步改变气流流入扰流孔道和流出扰流孔道时的流动方向，形成局部剧烈弯曲和局部旋流，这些效应都进一步促进了氨、气之间的混合，使氨水与高温稀释风能够更均匀的混合，从而缩短混合距离，减少设备尺寸，同时亦可减少稀释风量。

所述扰流斜板通常可以呈斜置的平板状，所述扰流孔道可以开设在其宽度方向上的中间部分，可以是位于长度方向中部的一个，也可以是等间距或不等间距分布在长度方向上的若干个，所述扰流叶片可以是焊接在扰流斜板板面上的短板，可以垂直于扰流斜板的板面，也可以相对于扰流斜板的板面倾斜（非垂直）设置，可以呈平面状，也可以呈非平面的曲面状，其长度、形状、数量和位置可以依据实际需要设置，以在一定程度上改变流入扰流孔道或流出扰流孔道的气流流动方向，实现对气流的进一步扰动。

本实用新型具有下列特点：

1）换热效率高，节约能源和运行成本；

2）扰动组件可模块化制作，不同的蒸发量可设置不同组数的扰流斜板组；

3）扰流斜板及斜板上的扰流叶片的倾斜角度根据氨水蒸发器的蒸发量来具体设置。

4）依据目前的实验，适应的蒸发能力为50-1000kg/h，适用范围广；

5）可水平安装亦可竖直安装，结构简单、占地面积小、节省空间；

6）混合气出口设置为偏心变径，避免了氨水蒸发器水平安装（卧式）时低点积聚液体，采用立式时则壳体的后端亦可以采用同心变径，以利用减小阻力且方便现场设置。

本实用新型所称扰流斜板的长度方向为斜板平面上垂直于壳体轴向的方向，所称扰流斜板的宽度方向为斜板平面上垂直于长度方向的方向。

本实用新型公开的各优选和可选的技术手段，除特别说明外及一个优选或可选技术手段为另一技术手段的进一步限定外，均可以任意组合，形成若干不同的技术方案。

Claims (10)

1.新型热风式氨水蒸发器，包括壳体，所述壳体设有进口和出口，所述进口位于所述壳体的前端，所述出口位于所述壳体的后端，其特征在于所述壳体还设有喷枪接口，所述喷枪接口设置在所述壳体前部的侧壁上，所述喷枪接口上插接有氨水喷枪，所述氨水喷枪为双流体雾化喷枪，设有氨水进口、压缩空气进口和喷嘴，所述氨水喷枪的喷嘴位于所述壳体内，所述氨水喷枪的氨水进口和压缩空气进口位于所述壳体外，所述壳体内设有旋流组件和扰动组件，所述旋流组件在纵向上位于所述喷枪接口的后方，所述扰动组件位于所述旋流组件的后方，数量为一个或多个。

2.如权利要求1所述的新型热风式氨水蒸发器，其特征在于所述壳体的进口侧设有测温接口，所述测温接口上插接有用于实时监测壳体内气体温度的测温装置。

3.如权利要求1所述的新型热风式氨水蒸发器，其特征在于多个所述扰动组件沿壳体的轴向依此排列，相邻扰动组件之间留有间距。

4.如权利要求3所述的新型热风式氨水蒸发器，其特征在于所述扰动组件的数量为2个、4个或6个。

5.如权利要求1-4中任一项所述的新型热风式氨水蒸发器，其特征在于所述扰动组件为扰流斜板组，所述扰流斜板组由一个或多个扰流斜板构成，所述扰流斜板的长度方向垂直于壳体的轴向，宽度方向与壳体的轴向之间的夹角为锐角，同一扰动组件中的多个所述扰流斜板的倾斜角度相同或者不同。

6.如权利要求5所述的新型热风式氨水蒸发器，其特征在于同一扰动组件中的多个扰流斜板的长度方向相互平行。

7.如权利要求6所述的新型热风式氨水蒸发器，其特征在于相邻扰动组件中的扰流斜板的长度方向相互垂直。

8.如权利要求5所述的新型热风式氨水蒸发器，其特征在于所述扰流斜板上开设有一个或多个扰流孔道。

9.如权利要求8所述的新型热风式氨水蒸发器，其特征在于所述扰流斜板上设有位于所述扰流孔道周围的扰流叶片，所述扰流叶片设置在所述扰流斜板的迎风侧和/或背风侧。

10.新型氨水蒸发系统，其特征在于包括氨水蒸发器、氨水流量控制系统、高温稀释风系统和压缩空气系统，所述氨水蒸发器采用权利要求1-9中任一项所述的新型氨水蒸发器，所述氨水流量控制系统的氨水输送管上设有流量调节阀，所述氨水输送管的出口接入所述氨水喷枪的氨水接口，所述高温稀释风系统设有高温稀释风输送管，所述高温稀释风输送管的出口接入所述新型氨水蒸发器的进口，所述压缩空气系统设有压缩空气输送管，所述压缩空气输送管的出口接入所述氨水喷枪的压缩空气进口。

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