一种尿素水解产物测量系统及方法技术方案

本发明专利技术一种尿素水解产物测量系统及方法，系统包括高温伴热采样管、蒸汽吸收池组、氨气吸收池组、二氧化碳吸收池组、第一废水池、第二废水池、冰水浴池、阀门组以及计量组；高温伴热采样管入口端连接尿素水解反应器的供氨母管，第一出口端连接第一废水池，第二出口端依次连接蒸汽吸收池组、氨气吸收池组、二氧化碳吸收池组和第二废水池；第一废水池、氨气吸收池组、以及二氧化碳吸收池组和第二废水池分别置于冰水浴池中；阀门组中的阀门分别设在高温伴热采样管入口端与第一出口端和第二出口端之间的管路上；计量组中的压力表和质量流量计依次设在高温伴热采样管入口端与第一出口端之间的管路上。本发明专利技术结构简单，操作方便，分级测量，准确高效。

【技术实现步骤摘要】
一种尿素水解产物测量系统及方法
本专利技术涉及脱硝
，具体为一种尿素水解产物测量系统及方法。
技术介绍
目前燃煤机组SCR脱硝还原剂的选择基本集中在三个方向：1)液氨，最常用的脱硝还原剂，主要的流程为液氨蒸发器→氨气→喷氨格栅，工艺简单，初投资和运行成本低，但液氨为重大危险源，安全风险很高。2)氨水，主要的流程为氨水蒸发器-氨气→喷氨格栅，工艺简单、运行成本低，但氨水运输费用贵，储运设备较大，存在泄漏风险，安全风险较高。3)尿素，尿素是一种稳定、无毒的固体物料，对人和环境均无害，是氨的理想来源。尿素可以被散装运输并长期储存，不需要运输和储存方面的特殊程序，且使用过程中不会对周围社区和人员产生不良影响，其产氨主要由尿素热解、尿素直喷及尿素水解。其中，尿素热解常采用热一次风加电加热器或者气气换热器，运行成本高，系统复杂易造成结晶；尿素直喷系统只要在燃煤机组上提供合适的反应温度区间和结构空间才能使用，目前在燃气电厂脱硝中大范围使用；尿素水解系统有意大利SiirtecNigi公司的工艺和美国Wahlco公司及Hamon公司的工艺，Ammogen技术工艺较老已经淘汰，国内电厂普遍采用水解工艺，其生产流程为：首先，尿素颗粒由货车运至电厂后存储于尿素储仓，在溶解罐内与除盐水配制成50℃、约50％浓度的尿素溶液；其次，配好的溶液经尿素溶液混合泵输送至溶液储罐备用，再经尿素溶液输送泵送入水解反应器；最后，水解产物经稀释风混合器混入热空气后送入锅炉尾部烟道参与脱硝反应。水解工艺整个尿素水解系统按照设备的功能及空间分布可以分为：尿素溶液制备与存储区、尿素溶液水解反应器区。鉴于尿素水解反应的复杂性、脱硝环保达标的严格性以及尿素用量经济型、合理性，须对尿素水解产物的组分和浓度进行测量，目前的测量方法存在不能充分对尿素水解产物组分和浓度进行测量的问题，不能达到尿素溶液浓度、尿素水解反应器的压力和温度的合理性、协调性和经济性。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种尿素水解产物测量系统及方法，结构简单，设计合理，操作方便，分级测量，准确高效。本专利技术是通过以下技术方案来实现：一种尿素水解产物测量系统，包括高温伴热采样管、蒸汽吸收池组、氨气吸收池组、二氧化碳吸收池组、第一废水池、第二废水池、冰水浴池、阀门组以及计量组；所述的高温伴热采样管的入口端连接尿素水解反应器的供氨母管，第一出口端连接第一废水池，第二出口端依次连接蒸汽吸收池组、氨气吸收池组、二氧化碳吸收池组和第二废水池；所述的第一废水池、氨气吸收池组、以及二氧化碳吸收池组和第二废水池分别置于冰水浴池中；所述的阀门组中的阀门分别设置在高温伴热采样管入口端与第一出口端和第二出口端之间的管路上；所述的计量组包括压力表、质量流量计；所述的压力表和质量流量计依次设置在高温伴热采样管入口端与第一出口端之间的管路上。进一步的，所述的阀门组包括第一球阀、第二球阀、第三球阀、第四球阀和减压阀；所述的第一球阀、减压阀和第二球阀沿气体流动方向依次设置在压力表前的高温伴热采样管上；所述的第三球阀和第四球阀分别设置在高温伴热采样管第一出口端和第二出口端上。进一步的，所述的蒸汽吸收池组置于保温槽中，包括依次连接的第一蒸汽吸收池和第二蒸汽吸收池，其内均装有变色硅胶吸收剂。更进一步的，所述的第一蒸汽吸收池和第二蒸汽吸收池均呈U形管设置。更进一步的，所述的氨气吸收池组包括第一氨气吸收池和第二氨气吸收池，其内均装有稀硫酸吸收液，第一氨气吸收池和第二氨气吸收池分别置于冰水浴池中；所述的第一氨气吸收池和第二氨气吸收池通过虹吸管依次连接；所述的第一氨气吸收池通过虹吸管与第二蒸汽吸收池连接。再进一步的，所述的二氧化碳吸收池组包括第一二氧化碳吸收池和第二二氧化碳吸收池，其内均装有氢氧化钙吸收液，第一二氧化碳吸收池和第二二氧化碳吸收池分别置于冰水浴池中；所述的第一二氧化碳吸收池和第二二氧化碳吸收池通过虹吸管依次连接；所述的第一二氧化碳吸收池通过虹吸管与第二氨气吸收池连接。一种尿素水解产物测量方法，包括如下步骤，步骤一，使用质量分数50％尿素溶液，保持尿素水解反应器的温度和压力稳定后，控制球阀组使混合气体通过调节压力表、质量流量计，流入第一废水池；步骤二，待压力和流量稳定后，控制球阀组使混合气体依次经过蒸汽吸收池组、氨气吸收池组、二氧化碳吸收池组和第二废水池，经过固定时间的采样收集，通过质量流量计计算出混合气体的累积质量和体积；通过蒸汽吸收池组、氨气吸收池组和二氧化碳吸收池组分别得到混合气体中水蒸汽、氨气和二氧化碳体积分数；步骤三，改变配比尿素溶液的质量分数，尿素水解反应器的运行压力及温度，重复步骤一和步骤二测量混合气体中水蒸气、氨气和二氧化碳气体的体积分数的占比，找出最大产氨比的合理运行参数。进一步的，所述通过蒸汽吸收池组得到混合气体中水蒸汽体积分数，具体采用通过蒸汽吸收池组吸收混合气体前后的重量差，得出混合气体中水蒸汽体积分数。进一步的，所述通过二氧化碳吸收池组分别得到混合气体中二氧化碳体积分数，具体采用通过二氧化碳吸收池组吸收混合气体前后的重量差，得出混合气体中二氧化碳体积分数。进一步的，所述通过氨气吸收池组得到混合气体中氨气体积分数，具体采用氨电极测量法得出氨气吸收液中铵根离子浓度，进而得到混合气体中氨气体积分数。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术系统采用高温伴热采样管连接尿素水解反应器供氨母管，依次经过蒸汽吸收池组中的蒸汽吸收剂，氨气吸收池组中的氨气吸收液及二氧化碳吸收池组中的二氧化碳吸收液，根据尿素溶液浓度不同、水解反应器反应温度和压力不同，配合压力表和质量流量计，最终得到水解反应器经济性、协调性下的最大产氨比，解决了尿素水解产物组分和浓度的测量问题，实现了尿素水解反应器经济性、协调性下产氨，从而实现锅炉机组稳定性的烟气脱硝；同时，采用设置第一、二废水池的方式，能有效收集废水，采用在废水池、氨气吸收池组和二氧化碳吸收池组处设置冰水浴池的方式，能控制温度有利于吸收液对气体的吸收。进一步，本专利技术系统通过设置第一球阀、减压阀和第二球阀来控制压力表前高温伴热采样管中混合气体的流动情况，通过第三球阀控制高温伴热采样管第一出口端中的混合气体流动情况，通过第四球阀控制高温伴热采样管第二出口端中的混合气体流动情况，能根据需要进行相应管路的及时开闭，从而确保测量高效准确。进一步，本专利技术系统采用两个依次串联的蒸汽吸收池，且通过在蒸汽吸收池内装设变色硅胶吸收剂，能更充分有效的吸收混合气体中的蒸汽，从而确保测量结果的准确性；同时将其置于保温槽内，减少气体热量损失。进一步，本专利技术系统通过采用呈U形管设置的两个蒸汽吸收池，可以确保混合气体中的蒸汽进行有效干燥。进一步，本专利技术系统采用两个依次串联、内均装有稀硫酸吸收液的氨气吸收池，能更充分有效的吸收混合气体中的氨气，从而确保测量结果的准确性；同时，通过虹吸管将第一氨气吸收池与第二蒸汽吸收池连接，方便进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种尿素水解产物测量系统，其特征在于，包括高温伴热采样管(11)、蒸汽吸收池组、氨气吸收池组、二氧化碳吸收池组、第一废水池(9)、第二废水池(18)、冰水浴池(19)、阀门组以及计量组；/n所述的高温伴热采样管(11)的入口端连接尿素水解反应器(1)的供氨母管(2)，第一出口端连接第一废水池(9)，第二出口端依次连接蒸汽吸收池组、氨气吸收池组、二氧化碳吸收池组和第二废水池(18)；所述的第一废水池(9)、氨气吸收池组、以及二氧化碳吸收池组和第二废水池(18)分别置于冰水浴池(19)中；/n所述的阀门组中的阀门分别设置在高温伴热采样管(11)入口端与第一出口端和第二出口端之间的管路上；/n所述的计量组包括压力表(6)、质量流量计(7)；所述的压力表(6)和质量流量计(7)依次设置在高温伴热采样管(11)入口端与第一出口端之间的管路上。/n

【技术特征摘要】
1.一种尿素水解产物测量系统，其特征在于，包括高温伴热采样管(11)、蒸汽吸收池组、氨气吸收池组、二氧化碳吸收池组、第一废水池(9)、第二废水池(18)、冰水浴池(19)、阀门组以及计量组；
所述的高温伴热采样管(11)的入口端连接尿素水解反应器(1)的供氨母管(2)，第一出口端连接第一废水池(9)，第二出口端依次连接蒸汽吸收池组、氨气吸收池组、二氧化碳吸收池组和第二废水池(18)；所述的第一废水池(9)、氨气吸收池组、以及二氧化碳吸收池组和第二废水池(18)分别置于冰水浴池(19)中；
所述的阀门组中的阀门分别设置在高温伴热采样管(11)入口端与第一出口端和第二出口端之间的管路上；
所述的计量组包括压力表(6)、质量流量计(7)；所述的压力表(6)和质量流量计(7)依次设置在高温伴热采样管(11)入口端与第一出口端之间的管路上。


2.根据权利要求1所述的一种尿素水解产物测量系统，其特征在于，所述的阀门组包括第一球阀(3)、第二球阀(5)、第三球阀(8)、第四球阀(10)和减压阀(4)；所述的第一球阀(3)、减压阀(4)和第二球阀(5)沿气体流动方向依次设置在压力表(6)前的高温伴热采样管(11)上；所述的第三球阀(8)和第四球阀(10)分别设置在高温伴热采样管(11)第一出口端和第二出口端上。


3.根据权利要求1所述的一种尿素水解产物测量系统，其特征在于，所述的蒸汽吸收池组置于保温槽(20)中，包括依次连接的第一蒸汽吸收池(12)和第二蒸汽吸收池(13)，其内均装有变色硅胶吸收剂。


4.根据权利要求3所述的一种尿素水解产物测量系统，其特征在于，所述的第一蒸汽吸收池(12)和第二蒸汽吸收池(13)均呈U形管设置。


5.根据权利要求3所述的一种尿素水解产物测量系统，其特征在于，所述的氨气吸收池组包括第一氨气吸收池(14)和第二氨气吸收池(15)，其内均装有稀硫酸吸收液，第一氨气吸收池(14)和第二氨气吸收池(15)分别置于冰水浴池(19)中；所述的第一氨气吸收池(14)和第二氨气吸收池(15)通过虹吸管依次连接；所述的第一氨气吸收池(14)通过虹吸管与第二蒸汽...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁壮，董陈，潘栋，罗志，杨世极，徐晓涛，舒凯，李淑宏，尚桐，杨晓刚，石磊，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61