一种液氨加热装置的制作方法

1.本发明涉及一种加热装置，具体涉及一种液氨加热装置，属于焦化设备技术领域。


背景技术：

2.制酸包括五个单元：酸气燃烧、过程气除杂、so2的转化、硫酸的冷凝和冷却、热能的回收利用。其中，过程气除杂的过程如下：从脱硫再生装置来的酸性过程气中含有一定量的nh3和hcn，在燃烧时就会产生一定量的氮氧化物，其主要组成是no和no2，no和no2的存在会直接导致烟囱排放超标，必须去除。氮氧化物的除去将在scr反应器里进行，工艺如下：将液氨经氨气化器汽化(汽化后的液氨压力为0.06mpa、温度为60℃)，与预热到340℃的空气按一定比例(氨气体积含量不超过8％)混合后进入scr反应器，在催化剂的作用下与氮氧化物反应生成n2和水蒸气。反应如下：
3.4no 4nh3 o2→
4n2 6h2o
4.no no2 2nh3→
2n2 3h2o；
5.氮氧化物的去除程度在nh3/nox的值低于1.0时是与nh3添加量成正比的。
6.由于氮氧化物的去除与氨气的添加有直接关系，所以保证氨气以工艺要求的参数(流量7.2m3/h、压力为0.06mpa、温度为60℃)添加至关重要。受制酸现场条件的限制，我们使用的是钢瓶封装的低温液氨，液氨通过氨气化器的加热后参与反应。氨气化器的结构较为简单，主要由加热芯和外壳两部分构成；加热芯由多根加热管组成，加热管内主要发热元件是电阻丝，并且加热管装有填充物，填充物把电阻丝包裹住，起到导热和绝缘的作用；正常运行时，电加热芯通电发热，低温氨气流过高温的加热芯，被加热汽化后进入除杂系统参与反应。但是氨气化器在现场使用过程中存在下列问题：
7.第一、氨气化器的加热方式是：低温液氨从钢瓶流出后直接与高温加热芯接触汽化。加热芯在正常工作时，通常会被加热到300℃以上，当低温液氨(-34℃左右)流过加热芯时，加热芯外表面被急速冷冻，且液氨有较大的腐蚀性。由于工艺要求，氨气化器必须连续工作，所以在长期使用后，加热芯外表面会变脆并出现小裂纹，最终导致加热芯外表面破损，加热芯内部填充物泄漏，绝缘降低，内部的电阻丝触碰外壳，发生接地故障，最终导致氨气化器跳车、制酸装置除杂单元停产。
8.第二、液氨钢瓶与氨气化器进口间有一段不锈钢软管(以下简称连接管)连接。液氨从钢瓶流出，经过连接管输送到氨气化器内，在这段软管内，氨气常处于汽液两相混合态，进入氨气化器后，液氨气化的瞬间，体积急速膨胀，导致了氨气流量、压力均有波动，且由于液态氨流经连接管，使连接管长期处在低温状态，加上液氨本身具有较大腐蚀性，长期以往，连接管出现裂纹破损，导致氨气泄漏。
9.第三，氨气化器设有旁通阀。旁通阀是一个手动球阀，正常情况下，旁通阀必须处于关闭状态，氨气经过氨气化器气化后才进入系统，如果出现异常情况导致旁通阀不能有效关闭，液氨会从旁通阀泄漏直接进入系统，而不经过加热芯加热，此时液氨仅从输送管道内壁吸收环境温度(25℃左右)，然后进入scr反应器参与除杂反应，因此，氨气温度达不到
工艺要求的60℃，且在输送管道内的氨气还携带微量的液氨，液氨在管道内不断气化，导致氨气的压力存在一定的波动，故此时液氨进入系统不宜太快，所以液氨的流量必须减小，由于工艺气体中氮氧化物的去除与氨气的添加量有直接关系，这必然会导致系统除杂能力减弱。因此需要一种新的技术方法来解决上述问题。


技术实现要素：

10.本发明正是针对现有技术中存在的问题，提供一种液氨加热装置，该技术方案提出了一种新的液氨加热装置以解决液氨与高温加热芯直接接触而导致加热芯及连接管受损的问题；提出一种判断泄漏的检测方式和处理方法以解决旁通阀泄漏带来的不利影响，进一步提高氨气化器运行的稳定性。
11.为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种液氨加热装置，所述加热装置包括液氨钢瓶、钢结构支架、热水淋水管、热水进水橡皮软管、液氨钢瓶连接软管、液氨旁通阀、电动阀、氨气化器加热芯、氨气化器外壳、液氨换热器以及氨气化器导热填充物，第一氨气流量计、第二氨气流量计、氨气温度计，
12.所述液氨钢瓶与液氨钢瓶连接软管之间采用螺纹连接；液氨旁通阀、电动阀分别通过法兰固定于氨气化器的旁通管上；氨气流量计及温度计均采用螺纹连接固定在管道外壁。所述氨气化器加热芯通过螺栓与氨气化器外壳紧密相连；在氨气化器加热芯与氨气化器外壳之间装满了填充物，作为导热介质；所述液氨换热器放置在氨气化器的外壳中，其两个进、出口伸出氨气化器外壳，与液氨进出口管道采用法兰连接；所述热水淋水管焊接在钢结构支架顶部，热水淋水管上开两个孔做进水口，热水进水橡皮软管套在进水口上。该技术方案可以有效的避免加热芯及氨气化器连接软管因长期接触低温液氨而损坏；同时避免了因液氨从氨气化器的旁通泄漏而造成系统除杂能力减弱的问题。
13.作为本发明的一种改进，所述填充物为了兼顾导热性和绝缘性，采用小颗粒石英砂为材质做填充物，充装在氨气化器加热芯与氨气化器外壳之间，把加热芯充分的包裹住吸收热量。
14.作为本发明的一种改进，所述液氨换热器采用不锈钢制成中空圆筒状，两端开口并焊接一片法兰作为液氨的进出口，换热器放置在氨气化器的外壳中，包围在加热芯四周，从填充物吸收热量加热液氨；换热器的两个进、出口伸出氨气化器外壳，与外壳交接处采用电焊焊牢，液氨从换热板内部流过吸收热量气化，以此法使低温液氨和高温加热芯隔离，降低对加热芯的损害。
15.作为本发明的一种改进，所述热水淋水管采用不锈钢管制成，两端用盲板封死，水管的一面均匀开孔若干，作为热水的流出口，另一面开两个孔并在孔上焊接一小段“进水嘴”，“进水嘴”与水管相垂直；热水进水橡皮软管一端连接到制酸焚烧炉后的换热器出口，引一路热水(40℃左右)，橡皮软管另一端直接套在热水淋水管的“进水嘴”上。
16.作为本发明的一种改进，所述电动阀与原液氨旁通阀串联在氨气化器的旁通管上，共同控制氨气化器旁路的通断，旁通阀常闭，电动阀常开。
17.作为本发明的一种改进，所述第一氨气流量计安装在氨气化器换热器出口检测从经换热器加热后氨气的流量，所述第二氨气流量计安装在氨气化器远端出口，检测经氨气化器换热器加热后氨气的流量和通过旁通管的氨气流量总和。
18.作为本发明的一种改进，所述氨气温度计安装在氨气化器远端出口，测量氨气化器出口的氨气温度值。预先设定好第一氨气流量计和氨气温度计的动作值，取他们各自的一付常开触点串入电动阀的控制回路。在达到预设值后，控制电动阀切断氨气化器旁通管通路
19.采用液氨加热装置判断泄漏的检测方式和处理方法，所述方法如下：
20.1)氨气化器正常运行时，旁路的电动阀打开，旁通阀关闭，液氨从液氨换热器10内流过吸收热量被加热；
21.2)在氨气化器换热器出口出增设一支第一氨气流量计用以检测经氨气化器加热芯加热后的氨气流量，正常情况下第一氨气流量计和第二氨气流量计测得流量值相等，均为工艺要求的7.2m3/h，
22.3)当液氨旁通阀出现微量泄漏时，第一氨气流量计测得数值逐渐小于第二氨气流量计的数值。当第一氨气流量计测得流量值低于预设的动作值4m3/h时，表明氨气大量泄漏，此时无法满足生产工艺要求，故第一氨气流量计12的常开触点闭合，电动阀的线圈km得电，电动阀关闭，切断旁路，阻止液氨从旁路泄漏，
23.4)当液氨旁通阀出现微量泄漏时，低温液氨不经加热器加热直接进入出口管道，温度计测得氨气温度逐渐下降。当温度计测得出口氨气的温度低于设定值30℃时，氨气温度计的常开触点闭合，电动阀的线圈km得电，电动阀7关闭，切断旁路，阻止液氨从旁路泄漏，
24.5)当电动阀切断旁路后，其自身的一付常开触点闭合，让电动阀处在关闭“自保”状态。随后氨气的流量和温度均会逐渐回到正常值，流量计或者温度计的常开触点恢复常开状态，由于“自保”存在，电动阀始终闭合。同时由触点km1给出报警信号，告知操作人员电动阀已动作。
25.相对于现有技术，本发明具有如下优点，该技术方案能快速检测到从氨气化器旁通阀泄漏的液氨并及时阻止泄漏；避免了低温液氨与设备的直接接触造成的设备损坏。钢瓶内的液氨在瓶内及连接软管里提前预热、缓慢气化，避免液氨在加热器内大量吸热后急速气化，给氨气流量和压力带来大幅波动。
附图说明
26.图1为本发明的整体结构示意图；
27.图2、图3为液氨换热器结构的主视图和侧视图；
28.图4、图5为液氨换热器与氨气化器的位置关系图；
29.图6为热水管与液氨钢瓶位置关系图；
30.图7为电动阀与氨气化器旁通管连接位置图；
31.图8为电动阀控制原理图。
32.图中：1、液氨钢瓶，2、钢结构支架，3、热水淋水管，4、热水进水橡皮软管，5、液氨钢瓶连接软管，6、液氨旁通阀，7、电动阀，8、氨气化器加热芯，9、氨气化器外壳，10、液氨换热器，11、氨气化器导热填充物，12、第一氨气流量计，13、第二氨气流量计，14、氨气温度计，15、氨气，16、石英砂，17、换热板，18、热水进口，19、热水。
具体实施方式：
33.为了加深对本发明的理解，下面结合附图对本实施例做详细的说明。
34.实施例1：参见图1-图8，一种液氨加热装置，所述装置包括液氨钢瓶1、钢结构支架2、热水淋水管3、热水进水橡皮软管4、液氨钢瓶连接软管5、液氨旁通阀6、电动阀7、氨气化器加热芯8、氨气化器外壳9、液氨换热器10、氨气化器导热填充物11、第一氨气流量计12、第二氨气流量计13、氨气温度计14；所述液氨钢瓶1与液氨钢瓶连接软管5之间采用螺纹连接；液氨旁通阀6、电动阀7分别通过法兰固定于氨气化器的旁通管上；氨气流量计12、13及温度计14均采用螺纹连接固定在管道外壁。所述氨气化器加热芯8通过螺栓与氨气化器外壳9紧密相连；在氨气化器加热芯8与氨气化器外壳9之间装满了填充物11，作为导热介质；所述液氨换热器10放置在氨气化器的外壳9中，其两个进、出口伸出氨气化器外壳，与液氨进出口管道采用法兰连接。所述热水淋水管3焊接在钢结构支架2顶部。热水淋水管上开两个孔做进水口，热水进水橡皮软管4套在进水口上。当氨气化器开始运行时，加热芯通电加热，把热量通过石英砂传递给液氨换热器10，此时，液氨由液氨换热器10上端进入，在液氨换热器10中空的内腔流过，充分吸收热量气化。由于换热器制呈中空筒状，液氨在换热器内部流动，即有一条独立通道，就算加热芯破损，加热芯内填充物泄漏也不会随着氨气流动，造成氨气通道的堵塞。且相较于之前的直接加热而言，增大了换热面积，液氨能够更充分的吸收热量。更重要的一点在于，通过液氨换热器10隔开了液氨与氨气化器加热芯8，减少了液氨对氨气化器加热芯8的损害，延长加热芯使用寿命，有利于氨气化器的稳定运行。从热水淋水管3流出的热水淋在液氨钢瓶上时，钢瓶能够吸收少许热量，液氨钢瓶1里的液氨可以提前“预热”，当液氨从钢瓶流出经过液氨钢瓶连接软管5时，同样有热水的淋在连接软管上，让液氨能够吸收更多的热量逐渐气化，避免连接软管因接触低温度而损伤。经过两次“预热”后的液氨再进入液氨换热器10内大量吸热，保证了液氨能平缓、充分的气化，避免因气化过快对氨气流量和压力造成不利影响。
35.工作过程：参照图1-图8，一种判断泄漏的检测方式和处理方法，包括以下步骤：
36.1)氨气化器正常运行时，旁路的电动阀7打开，旁通阀6关闭，液氨从液氨换热器10内流过吸收热量被加热。
37.2)在氨气化器换热器出口出增设一支流量计12用以检测经氨气化器加热芯加热后的氨气流量。正常情况下流量计12和13测得流量值相等，均为工艺要求的7.2m3/h。
38.3)当液氨旁通阀6出现微量泄漏时，流量计12测得数值逐渐小于流量计13的数值。当流量计12测得流量值低于预设的动作值4m3/h时，表明氨气大量泄漏，此时无法满足生产工艺要求，故流量计12的常开触点闭合，电动阀7的线圈km得电，电动阀7关闭，切断旁路，阻止液氨从旁路泄漏。
39.4)当液氨旁通阀6出现微量泄漏时，低温液氨不经加热器加热直接进入出口管道，温度计14测得氨气温度逐渐下降。当温度计测得出口氨气的温度低于设定值30℃时，温度计12的常开触点闭合，电动阀7的线圈km得电，电动阀7关闭，切断旁路，阻止液氨从旁路泄漏。
40.5)当电动阀7切断旁路后，其自身的一付常开触点闭合，让电动阀7处在关闭“自保”状态。随后氨气的流量和温度均会逐渐回到正常值，流量计12或者温度计14的常开触点恢复常开状态，由于“自保”存在，电动阀7始终闭合。同时由触点km1给出报警信号，告知操
作人员电动阀7已动作。
41.需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。