焦化行业对氮氧化物等污染物排放要求日趋严格焦炉烟气SCR脱硝系统中采用的氨水蒸发工艺操作复杂运行稳定性差。下面介绍下焦化行业烟气脱硝中氨水蒸发系统的五大组成部分。
① 氨区系统
氨区设置 2 个 100 m3 氨水贮罐材料为 304 不锈钢其净储存量可以满足 4 座焦炉连续运行 5 天。氨水贮罐采用常压设计、立式平底结构贮罐顶部设置带阻火器的呼吸阀及安装有磁翻板液位计并设置高低液位报警仪温度、压力显示仪人孔、爬梯等附件。为了便于监测管理氨水贮罐除了设置现场液位计以外还设置了远传雷达液位计氨水贮罐的液位和温度可在 DCS 上显示。为保证安全氨水贮罐采用内浮顶式设计，时代超声波探伤仪当充装氨水时内浮顶随液位的升高而上升始终漂浮在液体上方可以减少氨水的蒸发面积降低氨水的蒸发量。为了防止贮罐内吸入空气还在氨水顶部通入氮气装置运行时内浮顶上部空间为氮气环境消除了产生爆炸性混合气体的条件。氨水泵向氨水蒸发器输送氨水泵的出口压力为 0. 60 MPa，根据脱硝后烟气中氮氧化物的含量由入口调节阀进行氨水流量调节。
② 氨水预热器
氨水预热器采用固定管板的管壳式换热器。氨水预热器的作用是利用氨水蒸发器产生的蒸汽凝液将氨水进行初次预热一方面节约氨水蒸发器的蒸汽耗量另一方面降低蒸汽凝液的温度使蒸汽凝液在回到余热锅炉补水的过程中减少气态损失。
③ 氨水蒸发器
氨水蒸发器为固定管板的立式热虹吸再沸腾器这种形式的换热器造价低、占地面积小、传热效率高。氨水蒸发器与氨水缓冲罐有安装高度要求氨水缓冲罐中的液体靠静压头进入氨水蒸发器被蒸汽加热部分气化后进入氨水缓冲罐中进行气液分离。氨水蒸发器采用 0. 8 MPa 低压过热蒸汽加热加热后的蒸汽变为蒸汽凝结水靠液位差进入凝液缓冲罐。加热蒸汽的流量根据氨水缓冲罐的液位通过 DCS 自动控制。
④ 氨水缓冲罐
氨水缓冲罐有 2 个作用一是进行气液分离二是作为气体缓冲。从氨水蒸发器来的氨水为气液两相缓冲罐分离出来的气相进入氨气/烟气混合器与稀释烟气混合后送至喷氨格栅。分离出来的液相自流循环至氨水蒸发器。氨气缓冲罐出口管线上装有压力控制阀采用控制氨气压力来达到氨气过热的目的。氨气缓冲罐上装有液位控制系统通过控制加热蒸汽的流量使缓冲罐内液位稳定。当氨水的蒸发压力一定氨水缓冲罐的液位不变时，进入的氨水质量等于蒸发出的氨气质量。为了防止氨气在输送管道上冷凝氨水蒸发在 0. 1 MPa 压力下进行此时蒸发温度为 119 ℃。当氨气通过罐顶压力控制阀减压后氨气为过热状态在采取保温和伴热措施后保证不会发生冷凝。氨水缓冲罐为压力容器上部装有安全阀可防止设备压力过高。
⑤ 凝液缓冲罐
凝液缓冲罐的作用是收集氨水蒸发器中的蒸汽凝结水。蒸汽凝结水靠位差从氨水蒸发器中自流至凝液缓冲罐通过调节阀控制凝液缓冲罐的液位以保证只排出凝结水而不损失蒸汽。凝液缓冲罐排出的蒸汽凝结水再进入氨水预热器进一步回收其中的热量最后排到余热锅炉软水箱。凝液缓冲罐为压力容器上部装有安全阀可防止设备压力过高。由于排放介质是低压蒸汽可以在安全的地方直接排放。氨水蒸发工艺流程如下图所示。
