[发明专利]一种氨水蒸发生产氨气的系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氨水蒸发生产氨气的系统及其控制方法，它适用于为烟气脱硝装置提供脱硝还原剂（氨气）的制备系统和控制方法。属于环保技术领域的选择性催化还原(SCR)烟气脱硝技术。

背景技术

煤燃烧后产生的大气污染物主要有二氧化硫、氮氧化物、烟尘(可吸入颗粒物)和作为温室气体的二氧化碳。由于燃煤排放和机动车排放的原因，我国的氮氧化物的污染已经非常严重。

近年来，随着环保要求的逐渐提高，为了降低排烟尾气中氮氧化物的排放量，许多行业（如电力、化工、钢铁、水泥、垃圾焚烧等）的锅炉和其他设备（如水泥窑、烧结机等）纷纷增设烟气脱硝装置。

目前选择性催化还原(SCR)烟气脱硝法，由于其效率高，性能稳定，广泛应用在国内外的工程中，成为排烟尾气脱除氮氧化物的主流技术。SCR脱硝系统是指在催化剂的作用下，通过向烟气中喷入氨气，将烟气中的氮氧化物还原成氮气和水，对环境不造成二次污染。为提供脱硝系统所需氨气，其来源共有液氨、氨水和尿素三种，氨水制备氨气的方法由于氨水来源广泛，价格便宜，物料危险性较液氨法安全，而投资成本和运行能耗又较尿素法低，因此具有广泛的应用前景。

传统的氨水制备氨气的方法是将氨水升温至130～150℃，从而将氨水中的氨气组分与水组分一同蒸发。这种系统由于蒸发了大量的对系统无用的水分，从而导致运行能耗非常高，经济性比较差；同时由于氨气中夹带了大量的水蒸气，需要严格控制氨气出口的温度，避免氨气结露，腐蚀后续管道及设备。

发明内容

1、目的：本发明的目的是提供一种氨水蒸发生产氨气的系统及其控制方法。氨水在氨水蒸发器中，通过蒸汽加热，升温至60～90℃，此时氨水中的水组分由于未达到沸点，蒸发量很少，而氨组分则会由于温度的升高，迅速地蒸发出来，并被送往选择性催化还原(SCR)烟气脱硝系统。蒸发后的稀氨水则通过一个汽水分离器，顶部的气体返回氨水蒸发器的气相，底部分离出的稀氨水则排出系统，可用于选择性非催化还原(SNCR)烟气脱硝系统，或者用于脱硫系统，无二次污染产生。

2、技术方案：为了达到上述发明目的，本发明的技术方案以如下方式实现：

（1）一种氨水蒸发生产氨气的系统，其特征在于，它包括氨水蒸发器、氨水调节阀A1、蒸汽调节阀A2、氨气出口调节阀A3、汽水分离器、氨气出口压力变送器P、氨水温度计T、氨气出口流量计F、蒸汽疏水阀和氨水蒸发系统控制模块，见图1。它们之间的位置连接关系是：氨水蒸发器设有7个接口：N1接口连接氨水进口管道，用于向氨水蒸汽器提供原料氨水，氨水进口管道上设有氨水调节阀A1；N2接口连接蒸汽进口管道，用于向氨水蒸发器提供热源，蒸汽接口管道上设有蒸汽调节阀A2；N3接口连接氨气出口管道，用于向外输送氨气，氨气出口管道上设有氨气出口调节阀A3、氨气出口压力变送器P和氨气出口流量计F；N4接口连接蒸汽出口管道，用于向外排出蒸汽疏水，蒸汽出口管道上设有蒸汽疏水阀；N5接口连接氨水温度计T，用于测量氨水蒸发器内氨水的温度；N6接口连接稀氨水出口管道，用于向外排放蒸发后的稀氨水，稀氨水出口管道上设有汽水分离器，汽水分离器顶部的气体通过N7接口返回氨水蒸发器的气相，底部的稀氨水则排出系统。N7接口位置高于氨水蒸发器的液位，连接氨水蒸发器的气相。

氨水蒸发系统控制模块则通过线缆分别与氨水调节阀A1、蒸汽调节阀A2、氨气出口调节阀A3、氨气出口压力变送器P、氨水温度计T和氨气出口流量计F连接。同时该氨水蒸发系统控制模块与SCR脱硝控制系统通过通讯电缆连接，从SCR脱硝控制系统获取SCR脱硝系统所需氨气流量。

该氨水蒸发器是立式换热器，热源采用过热蒸汽或者饱和蒸汽，内部设有列管式蒸汽加热管，蒸汽加热管的换热面积根据氨水蒸发器的出力确定；该氨水调节阀A1、蒸汽调节阀A2和氨气出口调节阀A3均为防爆型气动或电动调节阀；该汽水分离器是机械式气液分离器；氨气出口压力变送器P是防爆智能型压力变送器；该氨水温度计T是防爆型PT100型铂热电阻（双支铠装）；该氨气出口流量计F是防爆型科氏力质量流量计；该蒸汽疏水阀是自由浮球式蒸汽疏水阀；氨水蒸发系统控制模块采用PLC或者DCS控制系统。

（2）一种氨水蒸发生产氨气的控制方法，该方法具体控制方法为：

步骤一：通过调节氨水调节阀A1的开度，调整进入氨水蒸发器的氨水流量，从而控制氨气出口压力变送器P的示值稳定。如果氨气出口压力低于设定值，则增大氨水调节阀A1的开度，从而增加氨水的进入量；如果氨气出口压力高于设定值，则减小氨水调节阀A1的开度，从而减少氨水的进入量。