产品汽脱水控制系统的制作方法

1.本实用新型涉及火力发电厂内的尿素水解系统，尤其涉及一种尿素溶液水解后的氨气脱水的产品汽脱水控制系统。


背景技术：

2.火力发电厂内经常用将尿素溶液分解成氨气，方便后续脱硝，达到环保要求，通常尿素溶液具有尿素水解系统或尿素催化水解系统两种工艺。在尿素水解反应工艺系统中50％的尿素溶液用蒸汽加热到130
‑
170℃，使尿素与水发生水解反应，产生氨气。
3.化学反应如下：
4.(nh2)2co h2o
→
co2↑
2nh3↑
5.但尿素催化水解制氨工艺中将分析纯的磷酸二氢铵按照一定的比例和50％的尿素溶液混合，加热到135
‑
160℃，加速尿素水解产生氨气。其中磷酸二氢铵在化学反应中起到催化剂的作用。
6.化学反应如下：
7.(nh2)2co 3h2o
→
co2↑
2nh4oh
8.2nh4oh 2nh4h2po4→
2(nh4)2hpo4 2h2o
9.2(nh4)2hpo4→
2nh4h2po4 2nh3↑
10.尿素水解于催化水解的综合反应是一样的，产品中，气体组分自然也是一模一样的，其中质量组分比为nh3:co2:h2o＝0.283：0.367：0.35。
11.实际工程运行过程中，无论是尿素水解还是尿素催化水解，运行过程中都出现结晶和腐蚀的问题，结晶的产物多为缩二脲，聚磷酸氨(app)等白色块状物，当反应器中的结晶物越来越多，不仅影响制备氨气的产量，同时对反应设备和管路元件，重要阀门仪表，具有一定的腐蚀性，不利于设备的长期运行。
12.该结晶物表现性质为：无色透明，酒精灯点燃测试，500℃不燃烧不融化，常压沸水测试下，100℃几乎不溶解。反应器中的结晶物越来越多，不仅影响制备氨气的产量，同时对反应设备和管路元件，重要阀门仪表，具有一定的腐蚀性，不利于设备的长期运行。同时，根据电厂使用的尿素溶液浓度的不同，产品汽中含水量高达35％
‑
48％，甚至更高，对除盐水是极大的浪费。若将这一部分水蒸气凝结回收回来，不仅可以解决产品汽带水结晶腐蚀管路、设备、仪表、的问题，延长设备、阀门、仪表的使用寿命，提纯氨气提高调节控制的可操作性，回收回来的除盐水，用于重新溶解尿素，对于尿素水解系统，可节约至少1/3的除盐水。
13.所以，有必要设计一种新的尿素水解氨气脱水系统以解决上述技术问题。


技术实现要素：

14.本实用新型的目的在于提供了一种易于控制温度及压力的产品汽脱水控制系统。
15.为实现前述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种产品汽脱水控制系统，包括脱水冷凝器、产品汽入口管及控制系统；所述脱水冷凝器具有冷媒腔、冷凝腔、冷媒入口管
及介质出口管及冷凝盘管，该冷媒腔与冷凝腔未贯通，且冷媒入口管与介质出口管分别与冷媒腔连通，所述产品汽入口管凸伸入冷凝腔内，该控制系统包括温度调节系统及压力调节系统，该温度调节系统具有与冷凝腔连接的温度变速器联锁及连接冷媒入口管的调节门；该压力调节系统具有与冷凝腔连接的压力变速器联锁及连接产品汽入口管的氨气调节阀。
16.本实用新型进一步改进措施有：所冷凝盘管具有管板及数根冷凝管，所述管板隔绝冷媒腔与冷凝腔的介质交换，所述冷凝管具有与冷媒腔连通的入口端与出口端、位于冷凝腔内且未与冷凝腔贯通的管道，所述冷媒腔具有被分割成未连通的入口腔及出口腔，该入口腔分别与冷凝管的入口端及冷媒入口管连通，出口腔与冷凝管的出口端及介质出口管连通。
17.本实用新型进一步改进措施有：所述脱水冷凝器具有连接冷媒介质入口的调节旁路及位于调节旁路上的调节阀。
18.本实用新型进一步改进措施有：所述产品汽入口管内的产品汽温度高于130℃，所述氨气排出口的氨气温度控制于100
‑
106℃。
19.本实用新型进一步改进措施有：所述冷凝腔内的压力控制在0.15
‑
0.25mpa内。
20.本实用新型进一步改进措施有：所述产品汽的含液体量高于35％，所述氨气排出口的氨气含液体量低于16.9％。
21.本实用新型进一步改进措施有：当冷媒入口管的流量大于所需流量时，通过调节旁路朝外排除。
22.本实用新型具有如下有益效果，通过脱水冷凝器安置有控制系统，以自动调节冷凝腔内的压力及温度，无须人工调节，安全环保，且所述冷凝腔的氨气温度控制于100
‑
106℃，而压力控制在0.15
‑
0.25mpa内，达到充分脱水的目的，降低脱硝系统氨气的水分，改善环境污染，且冷凝后的水可以进一步做循环利用，大大降低了制造成本，节约水资源。
附图说明
23.图1为本实用新型产品汽脱水控制系统用于尿素水解氨气脱水系统的示意图；
24.图2为图1所示的部分结构示意图；
25.图3为图2所示的局部放大图。
具体实施方式
26.请参阅图1至图3所示，为本实用新型公开的一种产品汽脱水控制系统，该产品汽脱水控制系统用于尿素水解氨气脱水系统中，在本实施方式中，方便叙述，将尿素普通水解方式或者催化水解方式统称为尿素水解，此后不在一一叙述。所述产品汽脱水控制系统包括脱水冷凝器1、产品汽入口管2、控制系统，该控制系统包括温度调节系统及压力调节系统。在本实施方式中，所述温度调节系统是将氨气温度控制于100
‑
106℃，压力调节系统是将脱水冷凝器1内的压力控制在0.15
‑
0.25mpa内，可以使脱水凝结效果达到最佳状态，相对现有技术，可节约约1/3的除盐水，脱水是为了叙述方便，当然产品汽中可能还含少量的有其它物质，可以将产品汽分离后的物质称为冷凝液。
27.所述脱水冷凝器1具有冷媒腔11、冷凝腔12、冷媒入口管13及介质出口管14及冷凝
盘管。所述冷媒腔11具有被分割成未连通的入口腔110及出口腔111，该冷凝腔低端具有排液口3及位于冷凝腔中间段的氨气排出口4，该排液口3以排放产品汽被冷凝后的冷凝液，也可认为是水，所述氨气排出口4排放冷凝后的氨气，容后详述。在本实施方式中，所述冷媒介质为水或空气，所述脱水冷凝器具有连通冷媒入口管13的风机或泵，通过该风机或泵输送空气或水输入冷媒入口管13内。
28.当然，所述冷凝液可能具有水及油等物质，且由于水与油的密度不同，即分离后油的密度会被沉淀底层，所以在冷凝腔底部很容易将两种液体分离，将水排出，达到回收水的目的，该水可作为溶解尿素的溶液，充分循环利用，降低水资源的浪费。
29.所述冷凝盘管具有管板15及数根冷凝管16，所述管板15隔绝冷媒腔11与冷凝腔12的介质交换，所述冷凝管16具有与冷媒腔11连通的入口端160与出口端161、位于冷凝腔12内且未与冷凝腔贯通的管道162，上述入口腔110分别与冷凝管16的入口端160及冷媒入口管13连通，出口腔161与冷凝管12的出口端111及介质出口管14连通，形成冷媒介质流通路径。
30.所述产品汽入口管2穿过冷媒腔11后凸伸入冷凝腔12内，且凸伸入冷凝腔12内的产品汽入口管2具有多个通孔20，在本实施方式中，该产品汽入口管2设有密封板21，且产品汽入口管的末端未与冷媒腔11串通，防止产品汽从末端直接冲入冷凝腔12，无法实现产品汽与冷凝管16的充分接触，影响产品汽的凝结效果，当然，在其它实施方式中，该产品汽入口管2的末端也可形成少量的通孔，方便产品汽移动后充分与冷凝管16接触进行冷凝。
31.所述脱水冷凝器1的冷凝管16的管道外侧裹附有吸附冷凝液的除丝网5，并设有固定于除丝网的引导板6，该引导板6安装于除丝网5的外侧，该除丝网5具有数个通孔50，方便冷凝管16被凝结后的液体分离出冷凝管，而引导板6具有将除丝网5内的冷凝液引流滴入冷凝腔12内，防止冷凝液堵住管道外围，无法将产品汽与管道充分接触。
32.所述温度调节系统具有与冷凝腔12连接的温度变速器联锁71及连接冷媒入口管的调节门72；所述该压力调节系统具有与冷凝腔连接的压力变速器联锁81及连接产品汽入口管的氨气调节阀82，且该温度调节系统、压力调节系统分别与脱硝系统输入燃煤控制室内，方便对冷凝腔12内的温度及压力作调控；即控制室检测温度变速器联锁71显示于冷凝腔12内的温度较小时，可以通过调节门72控制冷媒介质进入冷媒腔的量，当然，当控制室检测压力变速器联锁81显示冷凝腔12内的压力过大时，也可以通过氨气调节阀82控制产品汽进入冷凝腔12内的大小，使两者保持平衡，提供一种有力的冷凝效果，这种调节与控制方式可以通过电脑控制直接输入，减少人为控制不稳定的因素。在本实施方式中，所述温度调节系统可将氨气温度控制于100
‑
106℃，压力调节系统可将脱水冷凝器1内的压力在0.15
‑
0.25mpa内，使脱水凝结效果达到最佳状态，相对现有技术，可节约约1/3的除盐水；即在产品汽冷凝之前，所述产品汽的含水量高于35％，经过上述方法冷凝后，所述氨气排出口的氨气含水量低于16.9％，氨气质量组分提升到34.3％，水蒸气除去64％。
33.所述脱水冷凝器1具有连接冷媒入口管13的调节旁路17及位于调节旁路上的调节阀18，因当冷媒入口管13进入的流量太大，可以通过控制该调节盘路17的调节阀18，将部分流量排出，即当冷媒入口管13的流量大于所需流量时，通过调节旁路17朝外排出，方便控制冷媒流量。
34.上述尿素水解氨气脱水系统也可以采用如下方法实现，即一种尿素水解氨气脱水
系统方法，提供上述述尿素水解氨气脱水系统，其脱水方法具有：
35.第一：将冷媒入口管13输入冷媒介质，该冷媒介质经过冷凝管16后自介质出口管14流出；
36.第二：于产品汽入口管2内通入水解后的产品汽，该产品汽进入冷凝腔12内，与冷凝管16充分接触，且与冷凝管16内的冷媒介质冷热交换，该产品汽降温被凝固分解成冷凝液和氨气，该氨气通过氨气排出口4输入scr反应器中，冷凝液沉积于冷凝腔低端，方便循环利用，保护环境。
37.本实施方式中，当所述产品汽入口管2内的产品汽温度高于130℃，所述氨气排出口的氨气温度控制于100
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106℃；所述冷凝腔12内的压力控制在0.15
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0.25mpa内，两者达到平衡，使产品汽的水(冷凝液)达到最佳脱水效果，经过多个实验验证后，发现可节约约1/3的除盐水。
38.在本实施方式中，经过检测发现，在产品汽被冷凝之前，所述产品汽的含水量高于35％，但经过上述方法冷凝后，所述氨气排出口的氨气含水量低于16.9％，大大提供氨气排放空气的安全性，降低环境污染，且通过该方法冷凝后的冷凝液会沉积于冷凝腔12低端，并自排液口4重新输入尿素溶解器中溶解尿素，做循环利用，降低制造成本。
39.如下进一步叙述本实用新型实施方式的实验方式，通常，尿素水解或尿素催化水解系统，统称为尿素水解系统，其原料为质量浓度50％的尿素溶液，其产品汽中，氨气质量浓度占28.3％；二氧化碳质量浓度占35.7％，水蒸气质量浓度占35％。
40.请参如下表格所示，当所述氨气排出口的氨气温度控制于100
‑
106℃；所述冷凝腔12内的压力控制在0.15
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0.25mpa内时，发现节约约1/3的除盐水，大大降低了制造成本，节约水资源。
41.[0042][0043]
从上述表格可以看出，以每小时产氨600kg的尿素水解或催化水解系统来看，每年可节约除盐水用量1929吨，折合可节省制除盐水成本100294元，大家降低了制造成本。
[0044]
尽管为示例目的，已经公开了本实用新型的优选实施方式，但是本领域的普通技术人员将意识到，在不脱离由所附的权利要求书公开的本实用新型的范围和精神的情况下，各种改进、增加以及取代是可能的。