CN103495355B - 一种尿素过饱和溶液制备与输送系统及其制备输送方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种尿素过饱和溶液制备与输送系统，其包括制备罐，加热恒温装置，强化混合回路和输送管路；所述的制备罐顶部设置尿素进料口，侧壁上分别设置进水口和强化混合回路，底部与输送管路相连通；所述的加热恒温装置穿入制备罐内并设置于制备罐的底部，由外接的热源提供加热热量；所述的强化混合回路中设置混合泵，混合泵的进液端通过管路连通于制备罐下部，混合泵的出液端通过管路连通于制备罐。一种尿素过饱和溶液的制备输送方法，其包括如下步骤：1）尿素过饱和溶液制备与输送系统的清洗；2）尿素过饱和溶液的制备；3）尿素过饱和溶液的输送。本发明所述的系统和方法能够保证固液两相的均匀混合，便于输送；采用清洁方法后运行时不易结垢。
Description
技术领域
本发明属于化工中尿素溶液制备技术领域，具体涉及一种尿素过饱和溶液制备与输送系统及其制备输送方法。
背景技术
为减少氮氧化物（NOX）对大气的污染，火力发电厂多采用选择性催化还原法（SCR），脱除烟气中NOX，实现低污染排放。尿素水解制氨工艺作为SCR烟气脱硝工艺中还原剂制备的方式，由于其安全性、经济性高而逐渐受到青睐。但是，由于尿素的溶解特性和生产中长期形成的设计惯例，现有尿素水解制氨工艺均采用40%～60%的尿素溶液作为水解反应器的来液。根据尿素水解反应的化学计量比，只有溶液重量12%～18%的水参与水解反应，其余过量的水并不参与水解反应，而是吸热汽化后，随反应产物离开反应器，造成能源的极大浪费。
如果将尿素与水按照水解反应计量比配置成过饱和溶液作为水解反应器的来液，能够大大降低反应器出口水蒸气含量，提高能源利用率。但尿素过饱和溶液的制备、输送对工艺设计、设备选型等都有特殊的要求，现有的尿素溶液的制备与输送系统都无法满足工艺要求，极易在制备与输送过程中被析出的尿素附着和堵塞，影响其正常的使用和运转，因此至今也未出现对尿素过饱和溶液的制备与输送系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种尿素过饱和溶液制备与输送系统及其制备输送方法，能够保证固相和液相的均匀混合，便于输送；采用清洁方法后运行时不易结垢。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种尿素过饱和溶液制备与输送系统，其包括制备罐，加热恒温装置，强化混合回路和输送管路；所述的制备罐顶部设置尿素进料口，侧壁上分别设置进水口和强化混合回路，底部与输送管路相连通；所述的加热恒温装置穿入制备罐内并设置于制备罐的底部，由外接的热源提供加热热量；所述的强化混合回路中设置混合泵，混合泵的进液端通过管路连通于制备罐下部，混合泵的出液端通过管路连通于制备罐。
优选的，所述的制备罐上设有液位计。
优选的，所述的加热恒温装置采用由过热蒸汽提供热量的加热盘管。
优选的，所述的输送管路上依次设置出料控制阀和计量输送泵，计量输送泵用于将制备好的尿素过饱和溶液加压输出并进行计量。
进一步，还包括出液端通过回料控制阀连接在制备罐底部的清洗回路，清洗回路的进液端与输送管路的输送出料口的上游侧连接。
采用以上所述的尿素过饱和溶液制备与输送系统的一种尿素过饱和溶液的制备输送方法，包括如下步骤：
1）尿素过饱和溶液制备与输送系统的清洗；将除盐水由进水口注入到制备罐中，并使其液位达到设定值；加热盘管对除盐水加热，开启混合泵，使水由制备罐的底部经过混合泵再返回到制备罐内，强化换热并加速的水温混合；待水温达到设定值后，开启制备罐下部的出料控制阀和回料控制阀，水经过输送泵，由清洗回路和回料控制阀返回到制备罐中；输送泵完成程控设定的清洁操作后，关闭出料控制阀和回料控制阀；
2）尿素过饱和溶液的制备；将所需的尿素颗粒由制备罐顶部的尿素进料口加入制备罐内，由加热盘管提供尿素溶解时所需的溶解热，并维持制备罐内过饱和尿素溶液的温度恒定，并同时启动混合泵开始运作，使制备罐内过饱和尿素溶液固液两相混合均匀；
3）尿素过饱和溶液的输送；打开出口控制阀，在输送泵的作用下，固液两相混合均匀的过饱和尿素溶液由输送出料口持续的送至下一个单元，完成尿素过饱和溶液的输送。
优选的，步骤1）中，水温的设定值的温度为70～90℃。
优选的，步骤2）中，过饱和尿素溶液的温度恒定时的温度为40～50℃。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明一种尿素过饱和溶液制备与输送系统，通过强化混合回路实现尿素过饱和溶液中密度不同的固液两相的均匀混合，相比现有技术中制备尿素溶液采用的旋转搅拌混合方法，其能够避免因离心力而产生的固液两相的分离，避免因此而产生的固液两相混合不均匀的发生；再配合加热恒温装置提供的尿素溶解及设备保温所需热量，能够快速、方便、简单的完成对尿素过饱和溶液的制备，并通过输送管路完成输出。
进一步的，利用在输送管路上设置的计量输送泵，能够根据负荷要求，输送需要量的尿素过饱和溶液到下一单元。
进一步的，通过单独设置的清洗回路，配合制备罐和强化混合回路，能够实现系统的定期清洗，保护系统；从而能够预防固液两相尿素过饱和溶液的结垢，进而避免结垢后尿素对管线、阀门、泵体的堵塞和腐蚀作用。
本发明一种尿素过饱和溶液的制备输送方法，先通过清洗除去系统中残留的尿素过饱和溶液，在加入尿素后通过强化混合回路使得固液两相混合均匀后完成制备，利用输送泵将尿素的过饱和溶液输出到下级单元实现输出，整个系统工艺简单安全，容易操作，通过利用清洗水直接用做尿素的溶剂，大大的减少了水的消耗量和热量的消耗，而且达到了节能减耗的目的。
进一步的，在清洗时利用高的温度，能够提升清洗的效果，增加清洗的效率；在制备时保持相对低的温度，能够在保证下级需求的同时，节约能源，降低能耗。
附图说明
图1为本发明实例中所述的结构示意图。
图中：1为制备罐，2为进水口，3为混合泵，4为尿素进料口，5为加热盘管，6为液位计，7为计量输送泵,8为清洗回路,9为输送出料口,10为出料控制阀,11为回料控制阀。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
如图1所示，本发明一种尿素过饱和溶液制备与输送系统，包括制备罐1，加热恒温装置，强化混合回路和输送管路；制备罐1顶部设置尿素进料口4，侧壁上分别设置进水口2和强化混合回路，底部与输送管路相连通；加热恒温装置穿入制备罐1内并设置于制备罐1的底部，由外接的热源提供加热热量；强化混合回路中设置混合泵3，混合泵3的进液端通过管路连通于制备罐1下部，混合泵3的出液端通过管路连通于制备罐1，通过加强固液两相的扰动，强化混合，避免由沉淀带来的混合不均的问题。
优选的，如图1所示，制备罐1上设有液位计6，用于对注入水的量和尿素过饱和溶液量进行计量和监测。加热恒温装置采用由过热蒸汽提供热量的加热盘管5。
优选的，如图1所示，输送管路上依次设置出料控制阀和计量输送泵7，计量输送泵7用于将制备好的尿素过饱和溶液加压输出并进行计量。所述的制备与输送系统还包括出液端通过回料控制阀连接在制备罐1底部的清洗回路8，清洗回路8的进液端与输送管路的输送出料口9的上游侧连接。
本发明一种尿素过饱和溶液的制备输送方法，采用本优选实施例所述结构的制备与输送系统，包括如下步骤：
1）尿素过饱和溶液制备与输送系统的清洗；将去盐水由进水口2注入到制备罐1中，并使其液位达到设定值；加热盘管5对除盐水加热，开启混合泵3，使水由制备罐1的底部经过混合泵3再返回到制备罐1内，强化换热并加速的水温混合；待水温达到设定值后，本优选实施例的设定值的温度取70～90℃，开启制备罐1下部的出料控制阀10和回料控制阀11，水经过输送泵7，由清洗回路8和回料控制阀返回到制备罐1中；输送泵7完成程控设定的清洁操作后，关闭出料控制阀10和回料控制阀11；
2）尿素过饱和溶液的制备；将所需的尿素颗粒由制备罐1顶部的尿素进料口4加入制备罐1内，由加热盘管5提供尿素溶解时所需的溶解热，并维持制备罐1内过饱和尿素溶液的温度恒定，优选的恒定温度取40～50℃，并同时启动混合泵3开始运作，使制备罐1内过饱和尿素溶液固液两相混合均匀；
3）尿素过饱和溶液的输送；打开出口控制阀10，在输送泵7的作用下，固液两相混合均匀的过饱和尿素溶液由输送出料口9持续的送至下一个单元，完成尿素过饱和溶液的输送。
系统工艺简单，减少了水和热量的消耗，易于控制，生产过程安全稳定；本发明所述的系统和方法不仅适用于火电厂尿素水解制氨系统中尿素过饱和溶液的制备与输送，也适用于其它需要制备和输送过饱和溶液的化工过程。
Claims (6)
1.一种尿素过饱和溶液制备与输送系统，其特征在于，其包括制备罐(1)，加热恒温装置，强化混合回路和输送管路；所述的制备罐(1)顶部设置尿素进料口(4)，侧壁上分别设置进水口(2)和强化混合回路，底部与输送管路相连通；所述的加热恒温装置穿入制备罐(1)内并设置于制备罐(1)的底部，由外接的热源提供加热热量；所述的强化混合回路中设置混合泵(3)，混合泵(3)的进液端通过管路连通于制备罐(1)下部，混合泵(3)的出液端通过管路连通于制备罐(1)；所述的制备罐(1)内不具有旋转搅拌结构；
所述的输送管路上依次设置出料控制阀和计量输送泵(7)，计量输送泵(7)用于将制备好的尿素过饱和溶液加压输出并进行计量；
还包括出液端通过回料控制阀连接在制备罐(1)底部的清洗回路(8)，清洗回路(8)的进液端与输送管路的输送出料口(9)的上游侧连接。
2.根据权利要求1所述的一种尿素过饱和溶液制备与输送系统，其特征在于，所述的制备罐(1)上设有液位计(6)。
3.根据权利要求1所述的一种尿素过饱和溶液制备与输送系统，其特征在于，所述的加热恒温装置采用由过热蒸汽提供热量的加热盘管(5)。
4.一种采用如权利要求1所述的尿素过饱和溶液制备与输送系统的尿素过饱和溶液的制备输送方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)尿素过饱和溶液制备与输送系统的清洗；将除盐水由进水口(2)注入到制备罐(1)中，并使其液位达到设定值；加热盘管(5)对除盐水加热，开启混合泵(3)，使水由制备罐(1)的底部经过混合泵(3)再返回到制备罐(1)内，强化换热并加速水温混合；待水温达到设定值后，开启制备罐(1)下部的出料控制阀(10)和回料控制阀(11)，水经过输送泵(7)，由清洗回路(8)和回料控制阀返回到制备罐(1)中；输送泵(7)完成程控设定的清洁操作后，关闭出料控制阀(10)和回料控制阀(11)；
2)尿素过饱和溶液的制备；将所需的尿素颗粒由制备罐(1)顶部的尿素进料口(4)加入制备罐(1)内，由加热盘管(5)提供尿素溶解时所需的溶解热，并维持制备罐(1)内过饱和尿素溶液的温度恒定，并同时启动混合泵(3)开始运作，使制备罐(1)内过饱和尿素溶液固液两相混合均匀；
3)尿素过饱和溶液的输送；打开出口控制阀(10)，在输送泵(7)的作用下，固液两相混合均匀的过饱和尿素溶液由输送出料口(9)持续的送至下一个单元，完成尿素过饱和溶液的输送。
5.根据如权利要求4所述的尿素过饱和溶液的制备输送方法，其特征在于，步骤1)中，水温的设定值的温度为70～90℃。
6.根据如权利要求4所述的尿素过饱和溶液的制备输送方法，其特征在于，步骤2)中，过饱和尿素溶液的温度恒定时的温度为40～50℃。
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