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CN209952572U - 一种脱硝集成装置 - Google Patents

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赵建
李德祥
周东海
匡正贵
杨俊强
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Abstract

本实用新型公开了一种脱硝集成装置,所述脱硝集成装置包括还原剂输送单元、计量分配单元及PLC控制单元;还原剂输送单元、计量分配单元及PLC控制单元集成在一个密封柜内。本实用新型的脱硝集成装置,设备体积小,现场布置灵活,不受场地限制,亦可露天安装,可大大地缩减土建施工成本,尤其适用于老线改造安装空间受限的企业。本实用新型还可大幅度提高脱硝效率,能达以更少的还原剂耗量获得更高的脱硝效果,降低整个SNCR系统的运行成本。

Description

一种脱硝集成装置
技术领域
本实用新型涉及水泥干法生产线的脱硝技术,具体涉及一种脱硝集成装置。
背景技术
现有水泥生产企业的脱硝系统种类繁多,运行的设备多数较为庞大,结构也较复杂,脱硝设备占地面积大,施工成本高,脱硝系统的运行成本高,有些生产线脱硝效果不理想,达不到水泥工业大气污染物的排放标准。随着国家对水泥熟料生产线氮氧化物排放的要求越来越严格,许多水泥熟料生产企业也越来越重视脱硝系统的运行效率及效果,以期降低脱硝系统的运行成本及出口烟气的氮氧化物达到100mg/Nm3以下的排放指标。
SNCR脱硝技术即选择性非催化还原技术,是一种不用催化剂,在850~1050℃的温度范围内,将含氨基的还原剂(如氨水,尿素溶液等)喷入锅炉烟气中,将烟气中的NOx还原生成氮气和水的方法。使用SNCR方法有很好的脱硝效果,且无需催化剂,建造及运行成本均低于SCR,近年来颇受中小型水泥生产企业的青睐,是中小型水泥生产企业生产线建造及技术改进优选的脱硝手段。
SNCR脱硝系统一般包括还原剂储存单元、原剂输送单元、计量分配单元及PLC控制单元,现有SNCR脱硝技术中,上述各单元均独立设置,各单元之间通过管道及线缆连接,分布零散,占地面积大,施工成本高,控制管理困难。现有SNCR脱硝系统,出口烟气的氮氧化物浓度控制不稳定,还原剂使用量高,运行成本高。
实用新型内容
为解决上述技术问题,本实用新型提供一种脱硝集成装置,可大幅度提高脱硝效率,能达以更少的还原剂耗量获得更高的脱硝效果,降低整个SNCR系统的运行成本;且本实用新型通过采用集成方式将原剂输送单元、计量分配单元及PLC控制单元集成在一个密封柜中,设备体积小,现场布置灵活,不受场地限制,亦可露天安装,可大大地缩减土建施工成本,尤其适用于老线改造安装空间受限的企业。
本实用新型采用的第一技术方案是:一种脱硝集成装置,包括还原剂输送单元、计量分配单元及PLC控制单元;所述还原剂输送单元、计量分配单元及PLC控制单元集成在一个密封柜内,所述密封柜设有控制按钮、设备运行指示灯、排风及内部照明系统,以及触摸屏;还原剂输送单元用于将还原剂储罐来的还原剂输送至计量分配单元进行计量分配后送至脱硝单元;控制按钮及触摸屏用于脱硝集成装置的手动操作,设备运行指示灯用于显示脱硝集成装置的设备运行情况,排风及内部照明系统用于密封柜内的照明和废气排出,PLC控制单元用于控制脱硝集成装置的自动运行。
本实用新型采用的第二技术方案是在第一技术方案上的改进,本实用新型采用的第二技术方案是:所述还原剂输送单元包括变频柱塞泵、还原剂输入管道、柱塞泵进口球阀、柱塞泵出口球阀、止回阀、安全阀、脉冲阻尼器及第一还原剂输出管道;还原剂输入管道经柱塞泵进口球阀与柱塞泵的进口连通,第一还原剂输出管道依次经柱塞泵出口球阀、止回阀与变频柱塞泵的出口连通,脉冲阻尼器与变频柱塞泵出口连通,柱塞泵出口球阀与止回阀之间的连接管道通过安全阀与变频柱塞泵的进口连通。
本实用新型采用的第三技术方案是在第二技术方案上的改进,本实用新型采用的第三技术方案是:所述还原剂输送单元包括两台变频柱塞泵,每台变频柱塞泵均设置有独立的柱塞泵进口球阀、柱塞泵出口球阀、止回阀、安全阀及脉冲阻尼器,还原剂输入管道分别经柱塞泵进口球阀与两台变频柱塞泵的进口连通,第一还原剂输出管道分别经柱塞泵出口球阀、止回阀与两台变频柱塞泵的出口连通。
本实用新型采用的第四技术方案是在第二技术方案上的改进,本实用新型采用的第四技术方案是:所述计量分配单元包括流量计、过滤器、电磁调节阀、压力变送器、第二还原剂输出管道及还原剂回流管道;第二还原剂输出管道依次经流量计、过滤器与第一还原剂输出管道连通,过滤器的前后设有隔断阀,流量计出口管路上设有压力变送器;流量计与过滤器之间的连接管道通过电磁调节阀与还原剂回流管道连通,还原剂回流管道将回流的还原剂输送至还原剂储罐。
本实用新型采用的第五技术方案是在第四技术方案上的改进,本实用新型采用的第五技术方案是:所述计量分配单元还包括手动调节阀,变频柱塞泵出口球阀与过滤器之间的连接管道经手动调节阀与还原剂回流管道连通,手动调节阀的进口管路上设有压力表。
本实用新型采用的第六技术方案是在第四技术方案上的改进,本实用新型采用的第六技术方案是:所述电磁调节阀的进口管路上设有排空口。
本实用新型采用的第七技术方案是在第四技术方案上的改进,本实用新型采用的第七技术方案是:所述PLC控制单元与脱硝单元的烟气排口的氨氮在线检测装置电气连接,PLC控制单元与变频柱塞泵及电磁调节阀电气连接。
本实用新型的有益效果:
1、本实用新型通过采用集成方式将原剂输送单元、计量分配单元及PLC控制单元集成在一个密封柜中,设备体积小,现场布置灵活,不受场地限制,亦可露天安装,可大大地缩减土建施工成本。
2、本实用新型采用变频柱塞泵作为还原剂的输出动力,通过调节变频柱塞泵的输入频率即可获得准确可靠的还原剂输出量,变频柱塞泵的出口设置脉冲阻尼器,脉冲阻尼器可平衡管道内的压力,使变频柱塞泵的输出压力更稳定,还原剂输出量更可控,不会出现还原剂输出过量造成氨逃逸增高,腐蚀周边设备的现象,同时降低了还原剂的使用成本。
3、本实用新型通过PIC控制单元使还原剂的输出量与烟气出口氮氧化物的排放浓度线性相关,且通过两步法调节还原剂的输出量与烟气出口氮氧化物的排放浓度实时匹配,保证了烟气出口氮氧化物的浓度稳定在100mg/Nm3以下。
附图说明
图1是本实用新型脱硝集成装置的实施方式1的密封柜柜体的正视图。
图2是本实用新型脱硝集成装置的实施方式1的密封柜内的原剂输送单元、计量分配单元的组合模块的轴测示意图一。
图3是本实用新型脱硝集成装置的实施方式1的密封柜内的原剂输送单元、计量分配单元的组合模块的轴测示意图二。
图4是本实用新型脱硝集成装置的实施方式1的密封柜内的原剂输送单元、计量分配单元的组合模块的轴测示意图三。
图5是本实用新型脱硝集成装置的实施方式1的流程示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图及一种优选的实施方式对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施方式1
参阅图1至图5,一种脱硝集成装置,包括还原剂输送单元、计量分配单元及PLC控制单元4;所述还原剂输送单元、计量分配单元及PLC控制单元集成在一个密封柜内。PLC控制单元与还原剂输送单元、计量分配单元及烟气排放口的在线氨氮检测装置电连接。
在本实施例中,还原剂输送单元与计量分配单元结合为一个组合模块,该模块包括两台并列连接的变频柱塞泵7、一根还原剂输入管道、一根还原剂总输出管道、两根还原剂输出管道、一根电磁阀回流管道及一根手动调节阀回流管道。
两台变频柱塞泵7通过泵底座安装在密封柜底板上,各管道管件及阀门通过管道支架安装在密封柜底板上,所述密封柜底板通过螺栓可拆卸式安装在密封柜中。变频柱塞泵7与PLC 控制单元电连接。每台变频柱塞泵均设置有柱塞泵进口球阀6-1、柱塞泵出口球阀6-2、止回阀8、安全阀18及脉冲阻尼器9。
还原剂输入管道的一端伸出密封柜,伸出端设有还原剂进口5,还原剂进口5通过管道与还原剂储罐连通;还原剂输入管道的另一端分别经柱塞泵进口球阀6-1与两台变频柱塞泵 7的进口连通。正常运行时,两柱塞泵一开一备,进口球阀6-1一开一闭,切换泵时同步切换进口阀门。
还原剂总输出管道沿还原剂输出方向依次设有第一球阀、过滤器11、第二球阀、流量计 12,从流量计12出来的输出管伸出密封柜,伸出端设有还原剂出口17,还原剂出口17通过管道与脱硝喷枪连接。流量计12的出口设有压力变送器16,流量计12及压力变送器16与 PLC控制单元电连接,当压力变送器16监测到还原剂输出管道的管道压力高于报警设定值而流量计12显示的流量值仍没有达到脱氮所需的数值时,PLC控制单元发出喷枪堵塞信号。第二球阀与流量计12的连接管路通过电磁调节阀13与电磁阀回流管道连通,电磁阀回流管道将回流的还原剂输送至还原剂储罐。电磁调节阀13的进口设有排空阀19,用于排除管路系统内的空气,稳定管道压力。
两根还原剂输出管道的一端分别依次经柱塞泵出口球阀6-2、止回阀8与两台变频柱塞泵7的出口连通,其另一端通过角四通10与还原剂总输出管道及手动调节阀回流管道连通。手动调节阀回流管道上设置手动调节阀14及压力表15,压力表15用于显示还原剂输出管道的管道压力。在电磁阀13失效时,通过打开手动调节阀14将柱塞泵输出的还原剂部分回流至还原剂储罐。
脉冲阻尼器9经球阀与变频柱塞泵7的出口连通。脉冲阻尼器为现有技术,脉冲阻尼器内装有一个弹性隔膜,将容器分为上下两个腔体,下腔通过被输送液体,上腔根据使用压力的大小装有惰性气体。所述球阀设于止回阀8的进口前,正常运行时处于常开状态,从变频柱塞泵出来的脉动流体进入脉冲阻尼器后,由于气体具有可压缩性,脉冲瞬时吸收,系统可获得稳定的液流和压力。脉冲阻尼器需要更换或检修时关闭球阀,不影响还原剂的输出。
柱塞泵出口球阀6-2与止回阀8之间的连接管道通过安全阀18与变频柱塞泵7的进口连通。当系统压力忽然增高超过安全阀18的设定值时,安全阀18自动打开,使变频柱塞泵的出口和进口相通,保证变频柱塞泵的安全运行。
PLC控制单元4为现有技术,控制模块通过螺钉设于密封柜的内侧壁上,密封柜的顶部设有排风及内部照明系统2,密封柜的顶部设有排风及内部照明系统2的两侧设有吊钩,方便脱硝集成装置的整体吊装。密封柜的前侧面设有对开的柜门,柜门上设有把手。左侧柜门上设有变频柱塞泵的启动及停止控制按钮1、控制按钮1的下方设有变频柱塞泵的运行指示灯101,运行指示灯101包括红色停止指示灯、绿色正常运行指示灯及黄色故障检修指示灯。右侧柜门上设有触摸屏3,触摸屏3用于脱硝集成装置的触摸操作,包括参数的设定和调整。
实施方式1的脱硝集成装置的工作流程是:
从还原剂储罐来的还原剂经进口5分别进入集成装置,经柱塞泵进口球阀6-1分配后分别进入两台变频柱塞泵7中。正常使用时,两台柱塞泵一开一备,进口球阀6-1一开一闭,切换泵时同步切换进口阀门。
经变频柱塞泵7输出的还原剂依次经止回阀8、柱塞泵出口球阀6-2进入过滤器6中过滤掉还原剂中的杂质,出了过滤器后进入流量计12,经过计量后通过氨水出口17,最后到达脱硝喷枪。
从流量计12出口输出的还原剂部分通过电磁阀回流管道经电磁阀13控制回流至还原剂储罐。
以实施方式1的脱硝集成装置为例,说明本装置的工作方法如下:
1、当氨氮在线检测装置检测到烟气出口的氮氧化物浓度降低时,PLC控制单元首先降低变频柱塞泵7的输入频率以降低变频柱塞泵的输出流量,减少还原剂的输出;
2、当变频柱塞泵7的输入频率下降到设定值时,保持变频柱塞泵的输入频率不变,PLC 控制单元打开电磁调节阀13通过还原剂回流管路使变频柱塞泵输出的还原剂部分回流至还原剂储罐,进一步减少还原剂的输出;
3、当氨氮在线检测装置检测到烟气出口的氮氧化物浓度升高时,PLC控制单元关闭电磁调节阀13,升高变频柱塞泵7的输入频率以提高变频柱塞泵的输出流量,增加还原剂的输出。
变频柱塞泵7的输入频率下降到设定值,所述设定值是指变频柱塞泵高效运行的最低值,即变频柱塞泵的发热量在其高效运行范围内的最大值。
以上说明书中未做特别说明的部分均为现有技术,或者通过现有技术既能实现。

Claims (7)

1.一种脱硝集成装置,包括还原剂输送单元、计量分配单元及PLC控制单元;其特征在于,所述还原剂输送单元、计量分配单元及PLC控制单元集成在一个密封柜内,所述密封柜设有控制按钮、设备运行指示灯、排风及内部照明系统,以及触摸屏;还原剂输送单元用于将还原剂储罐来的还原剂输送至计量分配单元进行计量分配后送至脱硝单元;控制按钮及触摸屏用于脱硝集成装置的手动操作,设备运行指示灯用于显示脱硝集成装置的设备运行情况,排风及内部照明系统用于密封柜内的照明和废气排出,PLC控制单元用于控制脱硝集成装置的自动运行。
2.如权利要求1所述的脱硝集成装置,其特征在于,所述还原剂输送单元包括变频柱塞泵、还原剂输入管道、柱塞泵进口球阀、柱塞泵出口球阀、止回阀、安全阀、脉冲阻尼器及第一还原剂输出管道;还原剂输入管道经柱塞泵进口球阀与柱塞泵的进口连通,第一还原剂输出管道依次经柱塞泵出口球阀、止回阀与变频柱塞泵的出口连通,脉冲阻尼器与变频柱塞泵出口连通,柱塞泵出口球阀与止回阀之间的连接管道通过安全阀与变频柱塞泵的进口连通。
3.如权利要求2所述的脱硝集成装置,其特征在于,所述还原剂输送单元包括两台变频柱塞泵,每台变频柱塞泵均设置有独立的柱塞泵进口球阀、柱塞泵出口球阀、止回阀、安全阀及脉冲阻尼器,还原剂输入管道分别经柱塞泵进口球阀与两台变频柱塞泵的进口连通,第一还原剂输出管道分别经柱塞泵出口球阀、止回阀与两台变频柱塞泵的出口连通。
4.如权利要求2所述的脱硝集成装置,其特征在于,所述计量分配单元包括流量计、过滤器、电磁调节阀、压力变送器、第二还原剂输出管道及还原剂回流管道;第二还原剂输出管道依次经流量计、过滤器与第一还原剂输出管道连通,过滤器的前后设有隔断阀,流量计出口管路上设有压力变送器;流量计与过滤器之间的连接管道通过电磁调节阀与还原剂回流管道连通,还原剂回流管道将回流的还原剂输送至还原剂储罐。
5.如权利要求4所述的脱硝集成装置,其特征在于,所述计量分配单元还包括手动调节阀,变频柱塞泵出口球阀与过滤器之间的连接管道经手动调节阀与还原剂回流管道连通,手动调节阀的进口管路上设有压力表。
6.如权利要求4所述的脱硝集成装置,其特征在于,所述电磁调节阀的进口管路上设有排空口。
7.如权利要求4所述的脱硝集成装置,其特征在于,所述PLC控制单元与脱硝单元的烟气排口的氨氮在线检测装置电气连接,PLC控制单元与变频柱塞泵及电磁调节阀电气连接。
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