一种焦炉烟气脱硝的氨气制备系统及方法

技术领域

本发明涉及化学生产技术领域，特别是涉及一种焦炉烟气脱硝的氨气制备系统及方法。

背景技术

燃气在焦炉立火道中燃烧时会生成氮氧化合物，氮氧化合物对环境的损害作用极大，它既是形成酸雨的主要物质之一，也是形成大气中光化学烟雾的重要物质和消耗臭氧的一个重要因子。当前焦化行业对氮氧化物等污染物排放要求日趋严格，随着国家环保标准的提高，选择性催化还原法(Selective Catalytic Reduction，SCR)成为主要的脱硝技术。上述技术利用含氨化合物作为反应床的反应剂，目前主要使用液氨、尿素、浓氨水。使用浓氨水、尿素或浓氨水都是利用氨对氮氧化合物的还原功能，在催化剂的作用下将氮氧化合物(主要是一氧化氮)还原为对大气友好的氮气和水，还原剂为NH

目前在使用浓氨水备制氨气时，通过人工调整氨水的供应量，用以使氨气的量和脱硝系统中所需用量相适应。但该操作繁琐，且由于人工需实时地判断脱硝系统的所需氨气量，对于岗位人员的要求较高，且误差较大。当氨气产量过多，部分氨气在脱硝系统中未与氮氧化合物反应，而被排出至大气，氨气对人体有毒，排出后的氨气会影响人的身体健康；当氨气产量过少时，脱硝系统中的部分氮氧化合物才可与氨气反应，而剩余的部分氮氧化合物被排放至大气中，排放至大气的氮氧化合物会污染环境。在利用浓氨水生产氨气时，如何对氨气的产量进行调控，以使氨气的产量满足脱硝系统的应用，且又不会产生富余氨气排出至大气中，影响上述问题亟待解决。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种焦炉烟气脱硝的氨气制备系统及方法，用于解决现有技术中使用浓氨水备制氨气时，难以依据氨气的需求量，实时调控氨气的生产量的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种焦炉烟气脱硝的氨气制备系统，所述氨气备制系统与脱硝装置相连，包括：

氨水槽，所述氨水槽用于存放氨水；

氨蒸发器，所述氨蒸发器具有进入氨水的进氨管道和排出氨气的出氨管道，所述进氨管道与所述氨水槽相连，所述出氨管道与脱硝装置相连；

氨气调节阀，所述氨气调节阀依据所述脱硝装置所需氨气的量，调节所述出氨管道内氨气的流量；

第一压力检测器，所述第一压力检测器设置在所述进氨管道上；

回流管道，所述回流管道的一端与所述进氨管道连接，所述回流管道的另一端与所述氨水槽相连，当所述第一压力检测器上测出的值大于回流压力设定值时，氨水通过所述回流管道回流至所述氨水槽中。

可选地，所述回流管道上设置有机械式回流控制阀。

可选地，所述出氨管道上设置有第二压力检测器，所述第二压力检测器设置在位于所述氨气调节阀靠近所述氨蒸发器一侧。

可选地，所述进氨管道上还设置有用于截断或放行氨水的氨水切断阀。

可选地，所述出氨管道上还设置有用于截断或放行氨气的氨气切断阀。

可选地，所述氨蒸发器还具有对氨水进行加热的蒸汽进入管道和冷凝水排出管道，所述蒸汽进入管道上设置有蒸汽过滤器。

可选地，所述氨蒸发器上还设置有安全阀。

可选地，所述进氨管道上设置有氨水过滤器。

本发明提供一种焦炉烟气脱硝的氨气制备系统，包括：

依据脱硝装置的烟气量、入口氮氧化物含量及出口氮氧化物排放指标，得到氨气需求量，基于所述氨气需求量，调节氨气调节阀；

获取氨水压力值，其中，所述氨水压力值由第一压力检测器测得；

依据所述氨水压力值及回流压力设定值，回流氨水至氨水槽中。

可选地，依据所述氨水压力值及回流压力设定值，回流氨水至氨水槽中，包括：

若所述氨水压力值大于所述回流压力设定值，则回流氨水至所述氨水槽；

若所述氨水压力值小于等于所述回流压力设定值，则关闭回流管道。

如上所述，本发明的一种焦炉烟气脱硝的氨气制备系统及方法，具有以下有益效果：通过设置回流管道，当氨气调节阀依据脱硝装置所需的氨气量进行调节后，管网内压力同步变化，进氨管道处的氨水压力值会发生变化，当第一压力检测器上测出的氨水压力值大于回流压力设定值时，氨水通过回流管道回流至氨水槽中。如此可防止进入氨蒸发器中的氨水过多，产出过量的氨气，造成部分过量的在脱硝装置中未能与烟气中氮氧化物反应，却随气体排出并逸散至大气中，影响人体健康。当第一压力检测器上测出的氨水压力值小于等于回流压力设定值时，回流管道关闭，此时氨水不能通过回流管道回流至氨水槽中，如此可保证备制的氨气最大程度上满足脱硝装置中对氨气的需求量。如此可防止脱硝装置中的氮氧化合物在缺少氨气反应的情况下，被排出至大气中，污染环境。且焦炉烟气脱硝的氨气制备系统结构简单，易于实现，适合进行工业生产。

附图说明

图1显示为本发明实施例的带输送机构结构示意图。

标号说明：1-氨水槽；2-机械式回流控制阀；3-氨水输送泵；4-回流管道；5-氨水手动阀；6-氨水过滤器；7-氨水流量计；8-氨水切断阀；9、第一旁通手动阀；10-氨水旁通管；11-蒸汽进入管道；12-蒸汽手动阀；13-蒸汽过滤器；14-蒸汽压力表；15-蒸汽调节阀；16-蒸汽旁通手动阀；17-蒸汽旁通；18-进氨管道；19-氨蒸发器；20-氮气清扫管道；21-氨气切断阀；22-第二压力检测器；23-氨气流量计；24-氨气调节阀；25-氨混合器；26-稀释风机；27-出氨管道；28-脱硝反应器；29-第一压力检测器；30-冷凝水排出管道。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

请参见图1，本发明提供一种焦炉烟气脱硝的氨气制备系统，氨气备制系统与脱硝装置相连，包括氨水槽1、氨蒸发器19、氨气调节阀24、第一压力检测器29和回流管道4，氨水槽1用于存放氨水；氨蒸发器19具有进入氨水的进氨管道18和排出氨气的出氨管道27，进氨管道18与氨水槽1相连，出氨管道27与脱硝装置相连；氨气调节阀24依据脱硝装置所需氨气的量，调节出氨管道27内氨气的流量；第一压力检测器29设置在进氨管道18上；回流管道4的一端与进氨管道18连接，回流管道4的另一端与氨水槽1相连，当所述第一压力检测器29上测出的值大于回流压力设定值时，氨水通过所述回流管道4回流至所述氨水槽1中。通过设置回流管道4，当氨气调节阀24依据脱硝装置所需的氨气量进行调节后，进氨管道18处氨水压力值会发生变化，当第一压力检测器29上测出的氨水压力值大于回流压力设定值时，氨水通过回流管道4回流至氨水槽1中。当第一压力检测器29上测出的氨水压力值小于等于回流压力设定值时，回流管道4关闭，此时氨水不能通过回流管道4回流至氨水槽1中。应当说明的是，从氨蒸发器19中制备的氨气中含有大量的水蒸气，在本实施例中，氨气和水蒸气的比例为1:4，即从氨蒸发器19排出的气体中含有20％的氨气和80％的水蒸气。

在本实施例中，出氨管道27上还设置有氨气流量计23，进氨管道18上设置有氨水流量计7，通过氨气流量计23中的测量的数值，可便于氨气调节阀24调节氨气的流量。通过氨水流量计7可实时获取当前氨水的流量大小，通过设置氨气流量计23和氨水流量计7，可将管道中的流量变化量通过仪表可视化，便于对氨气调节阀24进行调节。在进氨管道18上还设置有用于置换空气的氮气清扫管道20。

在本实例中，所述回流管道4上设置有机械式回流控制阀2。机械式回流控制阀上可设定回流压力设定值，在本实施例中，当氨水压力或系统压力高于0.25Mpa时，则氨水通过回流管道4回流至氨水槽1中。且通过机械式回流控制阀设定回流压力设定值操作简单便捷。进氨管道18与回流管道4并联的部分设置有氨水输送泵3，氨水输送泵3用于给氨水的输送提供动力。

其中，进氨管道18上还设置有用于截断或放行氨水的氨水切断阀8。在氨蒸发器19附近设置有氨检测仪，当氨检测仪检测到氨气备制系统存在氨泄露风险时，需停止氨气备制，排查氨泄露位置并进行处理后，再恢复氨气的生产工作。在本实施例中，当氨检测仪检测到当前区域中氨的浓度大于45ppm(parts per million，百万分比浓度)时，延时3秒关闭氨水切断阀8。在氨蒸发器19内设置有氨水液位探测仪，在本实施例中，当氨蒸发器19内的液位大于0.7米时，氨水的量超过氨蒸发器19的安全液位，为保证生产安全，延时3秒关闭氨水切断阀8，待液位恢复正常后，再恢复氨水供给。在氨蒸发器19内设置有温度探测仪，在本实施例中，当氨蒸发器19内的温度小于110摄氏度时，氨水生成氨气的效率过低，延时3秒关闭氨水切断阀8，对氨蒸发器19加热部分进行检查，以确定其工作状态是否正常，检修完毕后，待氨蒸发器19内温度恢复正常，再恢复氨水供给。在氨蒸发器19内设置有压力仪，在本实施例中，当氨蒸发器19内部压力大于0.45Mpa(megapascal，兆帕)时，且氨蒸发器19内部压力值持续上升时，易造成氨蒸发器19的爆炸。故当氨蒸发器19内部压力大于0.45Mpa(megapascal，兆帕)时，延时3秒关闭氨水切断阀8。待氨蒸发器19内部的压力恢复正常后，再恢复氨水供给。上述操作均延时进行操作，以防止误报的情况出现。上述触发氨水切断阀8关闭的临界值，可依据实际的生产情况进行调整。延时的时间亦可依据实际的生产需要进行设置。

其中，出氨管道27上设置有第二压力检测器22，第二压力检测器22设置在位于氨气调节阀24靠近氨蒸发器19一侧。通过设置第二压力检测器22可对氨气压力值进行实时监控，通过比较第一压力检测器29和第二压力检测器22上的压力值，可知进入氨蒸发器19中的氨水是否过量。若氨水压力值小于氨气压力值，则进入氨蒸发器19中氨水的量过多，当氨水压力值大于回流压力设定值时，多余的氨水可通过回流管路回流至氨水槽1中，如此可实现进入氨蒸发器19中的氨水量与脱硝装置所需的氨气量相匹配。

其中，出氨管道27上还设置有用于截断或放行氨气的氨气切断阀21。氨气切断阀21用于当脱硝装置出现故障时或参数达到预警值时，及时切断氨气的供应，防止氨气通过脱硝装置排入大气中。脱硝装置包括进行脱硝工序的脱硝反应器28、用于稀释氨气的稀释风机26和用于混合氨气和空气的氨混合器25，当脱硝反应器28进口温度大于350摄氏度或小于180摄氏度、稀释风机26发生故障或氨混合器25内氨浓度大于18％等情况，关闭氨气切断阀21，保证生产安全，防止氨气逸散入大气中。

具体地，氨蒸发器19还具有对氨水进行加热的蒸汽进入管道11和冷凝水排出管道30，蒸汽进入管道11上设置有蒸汽过滤器13及蒸汽压力表14。本实施例的应用环境为钢铁厂，钢铁厂中具有大量富余蒸汽，通过利用蒸汽对氨蒸发器19进行加热，可节省能源。通过在蒸汽管道中设置蒸汽过滤器13，可防止蒸汽中的杂质附着在管壁上，造成管道堵塞。设置蒸汽压力表可对蒸汽进入管道11内的蒸汽进行实时监控，防止蒸汽进入管道11内压力过大，引发安全事故。在蒸汽进入管道11上设置有位于蒸汽过滤器13两端的蒸汽手动阀12，两个蒸汽手动阀12之间还设置有用于检测蒸汽压力的蒸汽压力阀和蒸汽调节阀15，蒸汽调节阀15的两端均设置有蒸汽压力阀。在蒸汽进入管道11上设置有与两个蒸汽手动阀12、蒸汽过滤器13、蒸汽压力阀和蒸汽调节阀15并联有蒸汽旁通17，蒸汽旁通17上设置有蒸汽旁通17手动阀16。在冷凝水排出管上设置有控制冷凝水排出的阀门。

其中，氨蒸发器19上还设置有安全阀。在氨蒸发器19中的压力值超压时，可通过安全阀进行泄压，保证氨蒸发器19工作过程中的安全性。

具体地，进氨管道18上设置有氨水过滤器6。氨水过滤器6可过滤氨水中的杂质，防止氨水中的杂质沉积在进氨管道18内，堵塞进氨管道18，同时亦可避免氨水中的杂质进入氨蒸发器19中，影响氨蒸发器19的正常使用。在进氨管道18上还设置有分别位于氨水过滤器6两端的氨水手动阀5，进氨管道18上还设置有氨水旁通管10，氨水旁通管10上设置有第一旁通手动阀9，氨水旁通管10与两个氨水手动阀5和氨水过滤器6并联。当需对氨水过滤器6进行检修时，可关闭两个氨水手动阀5，打开旁通调节阀，在进行氨气生产的同时，对氨水过滤器6进行检修。

本发明提供一种焦炉烟气脱硝的氨气制备方法，包括如上的焦炉烟气脱硝的氨气制备系统，包括：依据脱硝装置的烟气量、入口氮氧化物含量及出口氮氧化物排放指标，得到氨气需求量，基于所述氨气需求量，调节氨气调节阀24；获取氨水压力值，其中，所述氨水压力值由第一压力检测器29测得；依据所述氨水压力值及回流压力设定值，回流氨水至氨水槽1中。通过氨气调节阀24调节氨气的流量后，氨气压力值会发生变化，从而影响氨水的压力。依据氨水压力值与回流压力设定值进行比较，回流氨水至氨水槽1中，可防止过量的氨水产出过量的氨气，由于部分过量的氨气未能与氮氧化合物进行反应，便随其他气体排放至大气中，排放出的氨气会危害人体健康。

其中，依据所述氨水压力值及回流压力设定值，回流氨水至氨水槽1中，包括：若所述氨水压力值大于所述回流压力设定值，则回流氨水至所述氨水槽1；若所述氨水压力值小于等于所述回流压力设定值，则关闭回流管道4。

具体地，依据脱硝装置的烟气量、入口氮氧化物含量及出口氮氧化物排放指标，由以下公式，可得氨气需求量：

其中，q为氨气需求量，单位为kg/h；

Q为脱硝装置的烟气量，单位为m

C

C

a为NO分子量；

b为NO

c为NH

具体地，脱硝装置的进口和出口处均设置有氮氧化合物探测仪，通过氮氧化合物探测仪可分别测得脱硝装置的进口和出口处氮氧化合物浓度。通过烟气流量测定仪可测得烟气量，经过上述公式可得氨气需求量，依据氨气需求量可对氨气调节阀24进行调节，从而达到对于氨气备制的合理调控。

综上所述，通过设置回流管道4，当氨气调节阀24依据脱硝装置所需的氨气量进行调节后，进氨管道18处的氨水压力值会发生变化，当第一压力检测器29上测出的氨水压力值大于回流压力设定值时，氨水通过回流管道4回流至氨水槽1中。如此可防止进入氨蒸发器19中的氨水过多，产出过量的氨气，造成部分过量的在脱硝装置中未能与烟气反应，却随气体排出并逸散至大气中，影响人体健康。当第一压力检测器29上测出的氨水压力值小于等于回流压力设定值时，回流管道4关闭，此时氨水不能通过回流管道4回流至氨水槽1中，如此可保证备制的氨气最大程度上满足脱硝装置中对氨气的需求量。如此可防止脱硝装置中的氮氧化合物在缺少氨气反应的情况下，被排出至大气中，污染环境。且焦炉烟气脱硝的氨气制备系统结构简单，易于实现，适合进行工业生产。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。