CN112742214A - 一种尿素分解及混合集成装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种尿素分解及混合集成装置，包括分解腔室、混合器和反应器，所述分解腔室设置有第一输入端、第二输入端和第一输出端，所述第一输入端为废气输入端，第二输入端为尿素溶液或氨水溶液喷入端，所述第一输出端连接所述混合器，所述混合器连通至所述反应器。本发明所公开的尿素分解及混合集成装置，在SCR系统运行过程中提供适当的尿素溶液分解的氨气并与废气中氮氧化物充分混合，保证柴油机废气中氮氧化物在反应器中催化剂的作用下与氨气充分发生还原反应，实现船用柴油机NOX减排SCR系统反应器正常工作。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种尿素分解及混合集成装置。
背景技术
国际海事组织(IMO)明确船用柴油机自2016年起需严格执行Tier III的排放法规，因而NOX在排放控制区域的排放量须有一定的控制。应用选择性催化还原(SCR)技术降低柴油机烟气中的氮氧化物排放是有效的技术策略因此应用越来越广泛。SCR技术主要利用尿素溶液通过热解水解生成的氨气做为还原剂。选择性催化还原技术(SCR)是针对柴油机尾气排放中NOx的一项处理工艺，即在催化剂的作用下，喷入还原剂氨或尿素，把尾气中的NOX还原成N2和H2O。
船用SCR主要技术原理是利用尿素通过热解水解生成的氨气做为还原剂与废气中氮氧化物在反应器中催化剂作用下发生催化还原反应将氮氧化物转变为氮气和水的过程。通常的做法是将尿素溶液直接喷射到废气管道中，利用废气的热量将尿素溶液汽化热解成氨气，再与废气中氮氧化物混合，导致废气管道需要很长一段直管段，且尿素的分解率和与氮氧化物的混合均匀度差。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种尿素分解及混合集成装置，将尿素溶液预先喷射到一个分解腔室里汽化热解成氨气后再经过一个混合器与废气氮氧化物混合尿素溶液分解率高，氨气与废气氮氧化物混合距离短且混合均匀度高，可以解决背景技术中的技术问题。
本发明的目的采用以下技术方案实现：
一种尿素分解及混合集成装置，包括分解腔室、混合器和反应器，所述分解腔室设置有第一输入端、第二输入端和第一输出端，所述第一输入端为废气输入端，第二输入端为尿素溶液或氨水溶液喷入端，所述第一输出端连接所述混合器，所述混合器连通至所述反应器。
通过采用上述技术方案，其中第一输入端为部分废气输入端，通过将尿素溶液或氨水溶液预先喷射到一个分解腔室里利用一部分废气的热量汽化热解成氨气后再经过一个混合器与废气中氮氧化物混合，然后再进入反应器里，在反应器里氨气与氮氧化物在催化剂的作用下发生还原反应。具有尿素溶液分解率高，氨气与废气氮氧化物混合距离短且混合均匀度高等特点。
作为本发明的进一步改进，还设置有第三输入端，所述第三输入端为废气输入端；所述第三输入端可连通第一输出端与混合器，或者，第三输入端可直接连通至混合器。通过采用上述技术方案，第三输入端为另一废气输入端，可使氨气与废气充分混合。
作为本发明的进一步改进，所述第三输入端为弯管，所述弯管可一体成型于或可拆卸式连接于混合器上。通过采用上述技术方案，弯管的设置，有利废气的导向，以充分地利用混合器的空间，使废气与氨气充分混合。
作为本发明的进一步改进，所述混合器内部布置有导流器，导流器与混合器集成于一体，或者导流器与混合器可拆卸连接。通过采用上述技术方案，导流器有利废气的导流，改变流场，可充分地利用导流器的设置使废气与氨气充分混合的同时，流向布局有序，有利于后续的反应。
作为本发明的进一步改进，所述导流器为多面体。通过采用上述技术方案，导流器的结构设置，有利于混合气的高效导向。
作为本发明的进一步改进，混合器与反应器之间通过第一接管连接，所述混合器布置在反应器之前。通过采用上述技术方案，接管的设置，有利于混合器与反应器的有效连通，保证混合器平缓有效过渡。
作为本发明的进一步改进，所述第二输入端设置有喷枪，所述喷枪为气液体双相喷射或者为液体单相喷射。通过采用上述技术方案，喷枪的设置，有利于气液或液体的喷射。
作为本发明的进一步改进，所述喷枪设置于分解腔室的底部位置，所述第一输入端设置于分解腔室的侧部靠下位置且处于靠近喷枪的位置。通过采用上述技术方案，有利于部分废气对尿素溶液的直接冲击和加热，加速尿素溶液分解，且喷枪处于底部，第一输入端处于侧部靠下，符合溶液气化上升的物理规律，有利于后续工序的顺利高效进行。
作为本发明的进一步改进，所述第一输出端通过第二接管连通至所述混合器。通过采用上述技术方案，第二接管的设置，有利于氨气的充分导流，以进行下一工序。
作为本发明的进一步改进，所述第一输出端处于分解腔室的另一侧部靠上位置。通过采用上述技术方案，第一输出端的设置位置，合理利用分解腔室的结构布局，有利于氨气的导流，也使整个装置的结构更加紧凑合理。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：在SCR系统运行过程中将尿素溶液预先喷射到一个分解腔室里利用一部分废气的热量汽化热解成氨气后再经过一个混合器与废气中氮氧化物混合，保证后续柴油机废气中氮氧化物在反应器中催化剂的作用下与氨气充分发生还原反应，实现船用柴油机NOX减排SCR系统反应器正常工作。
附图说明
图1为本发明一个实施例提供的一种尿素分解及混合集成装置结构示意图。
图中：1、进口；2、喷枪；3、分解腔室；4、出口；5、第二接管；6、弯管；7、混合器；8、导流器；9、第一接管；10、反应器。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种尿素分解及混合集成装置，参阅图1，包括分解腔室3、混合器7和反应器10，分解腔室3设置有第一输入端、第二输入端和第一输出端，第一输入端为废气输入端，第二输入端为尿素溶液或氨水溶液喷入端，第一输出端连接混合器7，混合器7连通至反应器10。尿素溶液或氨水溶液通过安装在分解腔室上的第二输入端即喷枪进入独立腔室，雾化后经部分废气加热汽化热解成氨气；氨气再通过分解腔室3上的第一输出端即(出口4)进入混合器7与废气中氮氧化物混合，然后再进入反应器10里，在反应器里氨气与氮氧化物在催化剂的作用下发生还原反应。可根据柴油机负荷、排气温度及流量控制尿素溶液或氨水溶液的喷射量，通过调节尿素溶液喷射量，保证柴油机在Tier III模式下有适当的氨气与废气中氮氧化物在反应器中催化剂作用下充分发生还原反应。
还设置有第三输入端，第三输入端为废气输入端；在本实施例中第三输入端可连通第一输出端与混合器7，便于充分混合。在其他实施例中，第三输入端可直接连通至混合器7。
第三输入端为弯管6，弯管6可一体成型于或可拆卸式连接于混合器7上。本实施例中，弯管6在混合器6内作向下弯曲，其他实施例中，可作任意方向的弯折。弯管6为90度或60度或120度弯曲的，弯折处为弧形过渡。或者弯管的变曲情形可根据实际需求作任意角度的选择，均应理解为在本申请保护范围内。
混合器7内部布置有导流器8，导流器8与混合器7集成于一体，或者导流器8与混合器7可拆卸连接。导流器8为多面体。导流器是四面体或五面体或任意多面体。导流器8可用于改变混合器7内部的流场，使弯管6喷入的氨气与废气中氮氧化物充分混合。
混合器7与反应器10之间通过第一接管9连接，混合器7布置在反应器10之前，即反应器10处在混合气的输出方向的末端，反应器10处在下方，混合器7处在上方。
参阅图1，第二输入端设置有喷枪2，喷枪2为气液体双相喷射或者为液体单相喷射。喷枪2设置于分解腔室3的底部位置，第一输入端设置于分解腔室3的侧部靠下位置且处于靠近喷枪2的位置。第一输出端通过第二接管5连通至混合器7。第一输出端处于分解腔室3的另一侧部靠上位置。
综上所述，尿素分解及混合集成装置结构布局巧妙，各部件位置设置合理，有利尿素分解高效分解为氨气，有利于氨气与废气的充分混合，高效反应，提高废气分解效率。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种尿素分解及混合集成装置，其特征在于，包括分解腔室(3)、混合器(7)和反应器(10)，所述分解腔室(3)设置有第一输入端、第二输入端和第一输出端，所述第一输入端为废气输入端，第二输入端为尿素溶液或氨水溶液喷入端，所述第一输出端连接所述混合器(7)，所述混合器(7)连通至所述反应器(10)。
2.根据权利要求1所述的尿素分解及混合集成装置，其特征在于，还设置有第三输入端，所述第三输入端为废气输入端；所述第三输入端可连通第一输出端与混合器(7)，或者，第三输入端可直接连通至混合器(7)。
3.根据权利要求2所述的尿素分解及混合集成装置，其特征在于，所述第三输入端为弯管(6)，所述弯管(6)可一体成型于或可拆卸式连接于混合器(7)上。
4.根据权利要求3所述的尿素分解及混合集成装置，其特征在于，所述混合器(7)内部布置有导流器(8)，导流器(8)与混合器(7)集成于一体，或者导流器(8)与混合器(7)可拆卸连接。
5.根据权利要求3所述的尿素分解及混合集成装置，其特征在于，所述导流器(8)为多面体。
6.根据权利要求3所述的尿素分解及混合集成装置，其特征在于，混合器(7)与反应器(10)之间通过设置第一接管(9)连接，所述混合器(7)布置在反应器(10)之前。
7.根据权利要求1所述的尿素分解及混合集成装置，其特征在于，所述第二输入端设置有喷枪(2)，所述喷枪(2)为气液体双相喷射或者为液体单相喷射。
8.根据权利要求7所述的尿素分解及混合集成装置，其特征在于，所述喷枪(2)设置于分解腔室(3)的底部位置，所述第一输入端设置于分解腔室(3)的侧部靠下位置且处于靠近喷枪(2)的位置。
9.根据权利要求1所述的尿素分解及混合集成装置，其特征在于，所述第一输出端通过设置第二接管(5)连通至所述混合器(7)。
10.根据权利要求9所述的尿素分解及混合集成装置，其特征在于，所述第一输出端处于分解腔室(3)的另一侧部靠上位置。
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| CN201911045525.6A CN112742214A (zh) | 2019-10-30 | 2019-10-30 | 一种尿素分解及混合集成装置 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114210187A (zh) * | 2021-12-15 | 2022-03-22 | 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 | 从废气中去除氮氧化物的方法及喷射装置 |
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2019
- 2019-10-30 CN CN201911045525.6A patent/CN112742214A/zh active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN114210187A (zh) * | 2021-12-15 | 2022-03-22 | 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 | 从废气中去除氮氧化物的方法及喷射装置 |
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