一种尿素溶液中的碎片收集装置、系统及方法
阅读说明：本技术 一种尿素溶液中的碎片收集装置、系统及方法 (Device, system and method for collecting fragments in urea solution ) 是由 尚桐 朱建宏 罗代强 王玉荣 邓春 郝延涛 毕凯 牟思武 潘文兴 王玉洪 刘斌 于 2021-10-27 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种尿素溶液中的碎片收集装置、系统及方法,能够有效祛除尿素溶液中的碎片杂物,提高收集效率,实现自动清理且不会对通流面积造成过大负面影响。捕集装置包括轴向依次设置的多级捕集抓手；每级捕集抓手包括圆柱形的连接段和呈弧形设置的捕集段；捕集段的一端垂直设置在连接段末端侧壁上,另一端平行于连接段轴线并向末端延伸；每级捕集抓手的捕集段的末端分别一一对应连接下一级捕集抓手的连接段；第一级捕集抓手的连接段前端与尿素溶液管道固定连接,捕集装置中多级捕集抓手的级连方向与尿素溶液的流向相反。(The invention provides a device, a system and a method for collecting fragments in a urea solution, which can effectively remove the fragments and impurities in the urea solution, improve the collection efficiency, realize automatic cleaning and have no great negative influence on the flow area. The trapping device comprises a plurality of stages of trapping grippers which are axially and sequentially arranged; each stage of trapping gripper comprises a cylindrical connecting section and a trapping section which is arranged in an arc shape; one end of the trapping section is vertically arranged on the side wall of the tail end of the connecting section, and the other end of the trapping section is parallel to the axis of the connecting section and extends towards the tail end; the tail end of the trapping section of each stage of trapping hand grip is respectively connected with the connecting section of the next stage of trapping hand grip in a one-to-one correspondence manner; the front end of the connecting section of the first-stage trapping gripper is fixedly connected with the urea solution pipeline, and the cascade direction of the multistage trapping gripper in the trapping device is opposite to the flow direction of the urea solution.)
技术领域
本发明属于烟气脱硝治理技术领域，具体涉及一种尿素溶液中的碎片收集装置、系统及方法。
背景技术
SCR技术被广泛用于火电、钢铁、炼焦等行业以脱除烟气中的氮氧化物。其原理是将还原剂NH3通入烟气中，在催化剂的作用下与烟气中NOx反应生成N2和H2O。
常用的还原剂主要为液氨和尿素，因液氨属于重大危险源，在运输、存储及使用存在较大隐患。多数的电厂目前以尿素作为还原剂来源，采用尿素水解或热解技术制备NH3，但无论何种工艺，都需要首先将尿素颗粒溶于水制备成50％左右的尿素溶液。在尿素颗粒拆袋的过程中，不可避免的有部分尿素编织袋碎片和尿素袋内膜碎片随着尿素颗粒进入尿素溶解罐。碎片随着尿素溶液进入下游设备极易堵塞尿素溶液管道，对通流面积造成极大的负面影响，对尿素热解而言尤为严重，计量模块、热解炉喷枪的喷嘴均有因碎片堵塞导致脱硝系统非停的案例。
碎片材质多为聚丙烯、聚乙烯材质，具有良好的耐腐蚀性，无法通过化学手段祛除。虽然尿素溶解泵之前通常设置有滤网，但是因为滤网是以平面迎着尿素溶液，所以极易被碎片、杂质等堵塞通流通道，为了减少滤网的负面影响，只能通过人为调大滤网尺寸或者拆掉滤网的情况，无法实现自动清理滤网。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种尿素溶液中的碎片收集装置、系统及方法，能够有效祛除尿素溶液中的碎片杂物，提高收集效率，实现自动清理且不会对通流面积造成过大负面影响。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种尿素溶液中的碎片收集装置，包括设置在尿素溶液管道内部的捕集装置；
所述捕集装置包括轴向依次设置的多级捕集抓手；每级捕集抓手包括圆柱形的连接段和呈弧形设置的捕集段；捕集段的一端垂直设置在连接段末端侧壁上，另一端平行于连接段轴线并向末端延伸；每级捕集抓手的捕集段的末端分别一一对应连接下一级捕集抓手的连接段；
所述第一级捕集抓手的连接段前端与尿素溶液管道固定连接，所述捕集装置中多级捕集抓手的级连方向与尿素溶液的流向相反。
优选地，同一级捕集抓手的捕集段数量为连接段的4～6倍，同一级捕集抓手的捕集段直径为连接段的1/2～1/6。
优选地，最后一级捕集抓手的捕集段直径范围为1～3mm。
优选地，第一级捕集抓手的连接段设置为空心管道，并向外延伸出尿素溶液管道外部，外部顶端设有顶盖，所述捕集装置的其余捕集抓手为实心管道。
优选地，每级捕集抓手的捕集段数量与下一级捕集抓手的连接段数量相同。
优选地，每级捕集抓手的捕集段在连接段的连接位置位于同一横截面的周向方向上。
优选地，每级捕集抓手的捕集段的末端端面和连接段的末端端面在同一平面内。
一种尿素溶液中的碎片收集系统，在尿素溶液管路上设置两个并联支路，每个支路上包括依次设置的第一开关控制装置、碎片收集装置和第二开关控制装置；所述碎片收集装置的进出口均设有压力监测装置。
优选地，还包括排液开关控制装置、清理液开关控制装置和排液收集装置；
所述排液开关控制装置设置在第一开关控制装置和碎片收集装置之间的排液管路上，排液管路的一端与排液收集装置连接；
所述清理液开关控制装置设置在与碎片收集装置连接的进液管路上。
一种尿素溶液中的碎片收集方法，包括以下步骤：
开启一个支路的第一开关控制装置和第二开关控制装置，该支路上的碎片收集装置开始收集碎片；
压力监测装置实时检测碎片收集装置进出口的压力值，若压差值超出预设阈值，关闭该支路的第一开关控制装置，并开启另一支路的第一开关控制装置和第二开关控制装置，完成支路切换；
另一支路的碎片收集装置继续进行碎片收集。
优选地，还包括自动清理步骤，完成支路切换后，关闭原运行支路的第二开关控制装置，并开启原运行支路的清理液开关控制装置，注入清理液开始清理。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明在尿素溶液管路上布置碎片收集装置，包括多级轴向依次布置的捕集抓手，该捕集结构通过第一级捕集抓手的连接段前端与尿素溶液管路固定连接在一起，捕集结构逐级排布共同形成类似伞状结构的捕集结构，编织袋等碎片会被捕集抓手以伞状的形式捕集挂住，该伞状结构的捕集装置4的布置方向与尿素溶液流向呈逆向布置，能够减小碎片对系统阻力的影响，本发明布置的碎片收集装置不同于传统的碎片以平铺方式被收集在滤网上，伞状结构的捕集抓手能够以集中形式进行捕集，显著提高碎片的捕集率，且逆向的布置方式对系统的阻力和尿素溶液出力影响小，能够尽可能减少在尿素溶液管路上布置碎片收集装置对流通阻力的影响，并且有效祛除尿素溶液中的碎片杂物，降低对通流面积的负面影响，减小下游设备堵塞的风险。
本发明提供一种尿素溶液中的碎片收集系统，通过设置两个并联支路，两个支路之间可随意切换，一条支路运行，另一条支路作为备选方案，当尿素溶液中携带的碎片量较少，则可以仅选用单路模式，备选支路处于关闭状态；当设置在碎片收集装置的进出口的压力监测装置检测到压差过大时，该支路碎片收集装置收集的碎片含量较大，可以自动切换至另一备选支路。压力监测装置可以实时检测运行支路收集前后的压差值，随时进行支路切换，实现在线更换，持续稳定的进行碎片的收集，无需中途人为进行更换，脱硝系统无需中途停止工作，提高碎片收集效率的同时保证脱硝系统的持续稳定运行。
本发明提供一种碎片收集系统，还包括用于清理的相关装置，通过在碎片收集装置的前后管路上配备有开关控制装置，通过程序自动控制，实现系统在收集运行模式和自动清理模式之间的状态进行自由切换，装置简单，操作方便，易实施。并设置有清理液开关控制装置，系统处于自动清理模式时，清理液开关控制装置开启实现自动冲洗回路的功能，清理完成后，碎片等杂质对清理液进入收集装置中，不会影响脱硝系统的正常运行。
进一步地，清理时，通常先将清理液逆向喷入，被悬挂的碎片也较易脱落，对于附着在深处的编织袋碎片采用灼烧的方式进行深度清理。
附图说明
图1是本发明碎片收集系统结构示意图；
图2是本发明实施例中碎片收集装置结构示意图；
图3是本发明实施例中碎片收集装置与尿素溶液管道连接示意图。
图中，第一开关控制装置1，上支路第一开关控制装置11，下支路第一开关控制装置12，排液开关控制装置2，上支路排液开关控制装置21，下支路排液开关控制装置22，清理液开关控制装置3，上支路清理液开关控制装置31，下支路清理液开关控制装置32，捕集装置4，第1级捕集抓手401，第2级捕集抓手402，第3级捕集抓手403，第4级捕集抓手404，上支路碎片收集装置41，下支路碎片收集装置42，第二开关控制装置5，上支路第二开关控制装置51，下支路第二开关控制装置52，排液收集装置6，尿素溶解泵7，尿素溶液储罐8，尿素溶液管道9。
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2所示，本发明提供一种尿素溶液中的碎片收集装置，包括
设置在尿素溶液管道9内部的捕集装置4；
所述捕集装置4包括轴向依次设置的多级捕集抓手；每级捕集抓手包括圆柱形的连接段和呈弧形设置的捕集段；捕集段的一端垂直设置在连接段末端侧壁上，另一端平行于连接段轴线并向末端延伸；每级捕集抓手的捕集段的末端分别一一对应连接下一级捕集抓手的连接段。
所述第一级捕集抓手的连接段前端与尿素溶液管道9固定连接，所述捕集装置4中多级捕集抓手的级连方向与尿素溶液的流向相反。
其中，级连方向为由第一级捕集抓手开始轴向依次逐级布置的方向，尿素溶液的流向为管道内尿素溶液的流动方向，由尿素溶解泵7流至尿素溶液储罐8。
本发明在尿素溶液管路上布置碎片收集装置，如图3所示，包括多级轴向依次布置的捕集抓手，该捕集结构通过第一级捕集抓手的连接段前端与尿素溶液管路固定连接在一起，捕集结构逐级排布共同形成类似伞状结构的捕集结构，编织袋等碎片会被捕集抓手以伞状的形式捕集挂住，该伞状结构的捕集装置4的布置方向与尿素溶液流向呈逆向布置，能够减小碎片对系统阻力的影响，本发明布置的碎片收集装置不同于传统的碎片以平铺方式被收集在滤网上，伞状结构的捕集抓手能够以集中形式进行捕集，显著提高碎片的捕集率，且逆向的布置方式对系统的阻力和尿素溶液出力影响小，能够尽可能减少在尿素溶液管路上布置碎片收集装置对流通阻力的影响，并且有效祛除尿素溶液中的碎片杂物，降低对通流面积的负面影响，减小下游设备堵塞的风险。
所述第一级捕集抓手的连接段设置为空心管道，尽可能减轻捕集装置4本身的自重，并向外延伸出尿素溶液管道9外部，外部顶端设有顶盖，防止尿素溶液溢出，捕集装置4的其余部分为实心管道。
本实施例中，共设置了4级捕集抓手，分别为第一级捕集抓手401，第二级捕集抓手401，第三级捕集抓手401和第四级捕集抓手401。
本实施例中，同一级捕集抓手的捕集段数量为连接段的4～6倍，同一级捕集抓手的捕集段直径为连接段的1/2～1/6。
优选地，捕集装置4作为整体加工件，通过法兰与尿素溶液管道9固定连接。
优选地，捕集抓手采用不锈钢材质。
本实施例中，最后一级捕集抓手的捕集段直径范围为1～3mm。
本实施例中，每级捕集抓手的捕集段数量与下一级捕集抓手的连接段数量相同。
本实施例中，每级捕集抓手的捕集段在连接段的连接位置位于同一横截面的周向方向上。
本实施例中，每级捕集抓手的捕集段末端端面和连接段的末端端面在同一平面内。
如图1所示，一种尿素溶液中的碎片收集系统，包括在尿素溶液管路上设置两个并联支路，每个支路上包括依次设置的第一开关控制装置11，12、碎片收集装置41，42和第二开关控制装置51，52；所述碎片收集装置的进出口均设有压力监测装置，所述碎片收集装置的进出口均设有压力监测装置。
本发明提供一种尿素溶液中的碎片收集系统，通过设置两个并联支路，两个支路之间可随意切换，一条支路运行，另一条支路作为备选方案，当尿素溶液中携带的碎片量较少，则可以仅选用单路模式，备选支路处于关闭状态；当设置在碎片收集装置的进出口的压力监测装置检测到压差过大时，该支路碎片收集装置收集的碎片含量较大，可以自动切换至另一备选支路。压力监测装置可以实时检测运行支路收集前后的压差值，随时进行支路切换，实现在线更换，持续稳定的进行碎片的收集，无需中途人为进行更换，脱硝系统无需中途停止工作，提高碎片收集效率的同时保证脱硝系统的持续稳定运行。
本实施例中，所述碎片收集装置4与尿素溶液管路可拆卸连接。
本实施例中，还包括排液开关控制装置21,22、清理液开关控制装置31,32和排液收集装置6；所述排液开关控制21,22装置设置在第一开关控制装置11,12和碎片收集装置41,42之间的排液管路上，排液管路的一端与排液收集装置6连接；所述清理液开关控制装置31,32设置在与碎片收集装置41,42连接的进液管路上。
本发明所述的碎片收集系统在双路切换保证碎片收集持续正常工作的基础上，同时设置了自动清理装置，在碎片收集装置堵塞不严重，或碎片收集功能正常的情况下，无需进行更换，采用冲洗模式，对原运行的支路开启自动清理对已捕集的碎片进行自动清理，操作简单，减少更换碎片收集装置的更换频次，降低成本，更加经济性。
本发明提供一种碎片收集系统，还包括用于清理的相关装置，通过在碎片收集装置4的前后管路上配备有开关控制装置1,5，通过程序自动控制，实现系统在收集运行模式和自动清理模式之间的状态进行自由切换，装置简单，操作方便，易实施。并设置有清理液开关控制装置3，系统处于自动清理模式时，清理液开关控制装置3开启实现自动冲洗回路的功能，清理完成后，碎片等杂质对清理液进入收集装置中，不会影响脱硝系统的正常运行。
优选地，捕集装置4采用法兰连接在尿素溶液管路上，必要时方便手动拆卸。
一种尿素溶液中的碎片收集方法，包括以下步骤：
开启一个支路的第一开关控制装置11和第二开关控制装置51，该支路上的碎片收集装置41开始收集碎片；
压力监测装置实时检测碎片收集装置41进出口的压力值，若压差值超出预设阈值，关闭该支路的第一开关控制装置11，并开启另一支路的第一开关控制装置12和第二开关控制装置52，完成支路切换；
另一支路的碎片收集装置42继续进行碎片收集。
其中，若压差值没有超出预设阈值，则无需进行支路切换，采用单路模式进行收集，待尿素溶解泵停运后再对碎片收集装置4进行清理，不会影响系统脱销的正常运行。
本实施例中，还包括自动清理步骤，完成支路切换后，关闭原运行支路的第二开关控制装置52，并开启原运行支路的清理液开关控制装置31，注入清理液开始清理。
本实施例中，清理完成后，开启排液开关控制装置2，碎片收集装置4中收集的碎片随着清理液回收至排液收集装置6中。
优选地，清理时，通常先将清理液，如高压除盐水逆向喷入，被悬挂的碎片也较易脱落，对于附着在深处的编织袋碎片采用灼烧的方式进行深度清理。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可以得出其他各种形式的碎片收集装置、系统及方法。凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
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