CN113830791A - 一种常规尿素水解制氨撬块装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种常规尿素水解制氨撬块装置，属于尿素水解技术领域，解决了现有技术中水解装置无法集合化、稀氨空气洁净度低、水解效率低的问题，包括顺序连接于撬装底座上的水箱、溶解罐、储存罐、反应器、除雾器以及氨气混合器，反应器为竖直设置的管壳式反应器，反应器上方设有除雾器。本发明将多个工作罐体一体设置于撬装底座表面，形成集合化的机电一体化撬块装置，有效节约尿素水解所占据的空间，利用换热器为立式水解反应器提供加热源，通过反应后气体的流动带动尿素溶液的快速流动，加快尿素水解的进程，通过换热器向水解反应器中提供烟气，并将冷空气稀释升温，使冷空气中灰尘颗粒脱离，提高稀释氨气的热空气的洁净度。
Description
技术领域
本发明属于尿素水解技术领域，具体地说，尤其涉及一种常规尿素水解制氨撬块装置。
背景技术
目前火电行业的主流氮氧化物控制技术是以低氮燃烧和烟气脱硝相结合的方法，这其中选择性催化还原烟气脱硝技术作为技术最成熟、应用最广泛的烟气脱硝技术，是控制氮氧化物最根本的措施，其原理是在催化剂存在的情况下，通过向反应器内喷入脱硝还原剂氨，将NOx还原为N2。其中，氨可来源于液氨、氨水和尿素，由稳定、无毒的尿素水解制氨为较理想的制备方式，常用尿素水解制氨系统包括尿素溶解罐、尿素储存罐、尿素水解反应器等，设备集合化程度低，对安装要求高，同时由于电厂内各大型设备布局紧凑，烟道布置空间严重受限，SCR喷氨层上下游直管段长度皆不够长，气气混合距离过短，存在转向变径等结构，导致气体流动均匀性很差。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供了一种集合化、稀氨空气洁净度高、水解效率高的常规尿素水解制氨撬块装置。
为了实现上述技术目的，本发明常规尿素水解制氨撬块装置采用的技术方案为：
一种常规尿素水解制氨撬块装置，包括顺序连接于撬装底座上的水箱、溶解罐、储存罐、反应器、除雾器以及氨气混合器，所述溶解罐顶部设有带流量板的进料斗，所述溶解罐一侧经流量泵与水箱相连接，另一侧经溶解泵与储存罐相连接，所述储存罐另一侧经输送泵与反应器相连接，所述反应器为竖直设置的管壳式反应器，所述反应器上方设有除雾器，所述反应器与除雾器连接处开设有回流口，所述回流口经回流管回流至反应器底部，所述反应器管程内通入尿素溶液，壳程内通入用于加热的烟气，所述反应器管程端口成锥形状进口，使尿素溶液成高速束状进入，所述除雾器包括横跨反应器顶部的换热蒸汽盘管，所述换热蒸汽盘管上下方分别设有上除雾层和下除雾层，所述除雾器顶部开设有置于上除雾层上部的混合气体出口，所述混合气体出口经管道与氨气混合器上部相连接，所述氨气混合器一侧与换热器相连接，所述换热器另一侧与所述反应器壳程相连通，所述氨气混合器另一侧与喷嘴相连接，所述喷嘴端部设有喷入氨气的喷氨格栅。
优选的，所述溶解罐内设有检测其内部pH值的pH计，pH计与流量泵以及后端控制器电性连接。
优选的，所述溶解罐内部顶端设有加速尿素颗粒溶解的搅拌器。
优选的，所述溶解罐以及储存罐上均设有液位显示柱以及温度表。
优选的，所述换热器管程入口与风机相连接，管程出口与氨气混合器相连接，所述换热器壳程入口与高温蒸汽相连接，壳程出口与反应器壳程相连接。
优选的，所述储存罐与反应器之间设有输送管道，输送管道外周包裹有保温套，输送管道上设有输送泵。
优选的，所述氨气混合器与喷嘴之间设有控制氨气通入量的调节模块，调节模块与控制器相连接。
优选的，所述氨气混合器包括锥形体、设于锥形体内的多个弧形导流板以及设于导流板端部的封板，多个弧形导流板沿锥形体延伸方向放置，多个弧形导流板绕轴线旋转相同角度以构成截面为多边形的锥体。
优选的，所述弧形导流板数量随其绕特定轴线旋转角度ɑ而定，即数量为360/ɑ。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明中将多个工作罐体一体设置于撬装底座表面，形成尿素溶解、储存、水解以及混氨的模块化设置，有利于形成集合化、整体功能化的机电一体化撬块装置，有效节约尿素水解所占据的空间；
2、本发明利用换热器为立式水解反应器提供加热源，尿素溶液在反应器管侧流动，烟气在壳侧冷凝，通过反应后气体的流动带动尿素溶液的快速流动，加快尿素水解的进程；
3、本发明通过换热器向水解反应器中提供烟气，并将冷空气稀释升温，使冷空气中灰尘颗粒脱离，提高稀释氨气的热空气的洁净度，同时烟气冷凝成水，并回流至水箱，使资源利用最大化；
4、本发明中将氨气混合器设置为锥形体状，并利用导流板，延长氨气与稀薄空气的混流进程，提高氨气分散的均匀度。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明中反应器的结构示意图；
图3是本发明中氨气混合器的结构示意图。
图中：1.撬装底座；2.水箱；3.溶解罐；4.储存罐；5.反应器；6.除雾器；7.氨气混合器；8.流量板；9.进料斗；10.流量泵；11.溶解泵；12.输送泵；13.回流管；14.蒸汽盘管；15.上除雾层；16.下除雾层；17.换热器；18.喷嘴；19.pH计；20.搅拌器；21.液位显示柱；22.温度表；23.风机；24.保温套；25.调节模块；701.锥形体；702.导流板；703.封板。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对发明进一步说明：
如图1—图3所示，一种常规尿素水解制氨撬块装置，包括顺序连接于撬装底座1上的水箱2、溶解罐3、储存罐4、反应器5、除雾器6以及氨气混合器7，所述溶解罐3内设有检测其内部pH值的pH计19，pH计19与流量泵10以及后端控制器电性连接，所述溶解罐3内部顶端设有加速尿素颗粒溶解的搅拌器20，所述溶解罐3以及储存罐4上均设有液位显示柱21以及温度表22，所述溶解罐3顶部设有带流量板8的进料斗9，所述溶解罐3一侧经流量泵10与水箱2相连接，另一侧经溶解泵11与储存罐4相连接，所述储存罐4另一侧经输送泵12与反应器5相连接，所述储存罐4与反应器5之间设有输送管道，输送管道外周包裹有保温套24，输送管道上设有输送泵12，所述反应器5为竖直设置的管壳式反应器，所述反应器5上方设有除雾器6，所述反应器5与除雾器6连接处开设有回流口，所述回流口经回流管13回流至反应器5底部，所述反应器5管程内通入尿素溶液，壳程内通入用于加热的烟气，所述反应器5管程端口成锥形状进口，使尿素溶液成高速束状进入，所述除雾器6包括横跨反应器5顶部的换热蒸汽盘管14，所述换热蒸汽盘管14上下方分别设有上除雾层15和下除雾层16，所述除雾器6顶部开设有置于上除雾层15上部的混合气体出口，所述混合气体出口经管道与氨气混合器7上部相连接，所述氨气混合器7一侧与换热器17相连接，所述换热器17另一侧与所述反应器5壳程相连通，所述换热器17管程入口与风机23相连接，管程出口与氨气混合器相连接，所述换热器17壳程入口与高温蒸汽相连接，壳程出口与反应器5壳程相连接，所述氨气混合器7另一侧与喷嘴18相连接，所述喷嘴18端部设有喷入氨气的喷氨格栅。
本发明中反应器5内尿素溶液在管侧流动，烟气在壳侧冷凝，冷凝后冷凝水回流至水箱2，以备再次使用，实现冷凝水的回收使用，随着尿素水解后产生大量氨气和二氧化碳，混合气体的流动促进尿素溶液的流动，令尿素水解速率得到提高，换热器17内的烟气进入壳程提供热源，同时氨气混合气体进入换热器17后对冷空气稀释和升温，不仅为冷空气升温，而且增加冷空气灰尘等颗粒，提高稀释氨气的冷空气的洁净度。
所述氨气混合器7与喷嘴18之间设有控制氨气通入量的调节模块25，调节模块25与控制器相连接，所述氨气混合器7包括锥形体71、设于锥形体71内的多个弧形导流板72以及设于导流板72端部的封板73，多个弧形导流板72沿锥形体71延伸方向放置，多个弧形导流板72绕轴线旋转相同角度以构成截面为多边形的锥体，弧形导流板72数量随其绕特定轴线旋转角度ɑ而定，即数量为360/ɑ。其中，调节模块25为常规控制硬件，在此不作详细描述。通过封板703，使氨气和稀薄空气集中混合，消除氨气贴壁流动以至部分停滞的现象，令混合气体相喷嘴处汇聚，促进氨气与稀薄空气的混合。氨气与稀薄空气混合后撞击于导流板702脊背，返回至中心区域，同时中心区域保持原速率流动，两者存在流动速率差，形成交错流动，即随着中心区域的流动，带动锥形体701内上下端气流同向运动的同时向中心汇聚，令混合气体保持同一均匀度，改善氨气与稀薄空气混合不均的问题。
本发明中溶解罐3用于将固体尿素颗粒搅拌溶解成尿素溶液，pH计19对溶解罐3内溶液的pH值进行检测，当与设定浓度不同时，启动流量板8，向溶解罐3内加入一定量尿素颗粒或者启动水箱2，通过流量泵10设定进水量，使溶解罐3内尿素溶液再次达到设定浓度；
溶解罐3内尿素溶液被加热至135℃后经输送泵12输入反应器5内，进入反应器5管程，达到150℃～160℃分解温度后受热分解为氨气和二氧化碳，从管壁逸出的气体快速上升减薄尿素溶液的液膜厚度，提高尿素溶液的爬升速度，令反应器5的换热效率得到提高，尿素溶液上升至反应器5的上部时，反应器5的回流口与管程之间存在一定距离，从而在反应器5上部形成一定程度的持液层，持液层在自重作用下经回流口回流至反应器5管程内，与管程内的尿素溶液重新混合进行分解反应，反应生成的氨气和二氧化碳经反应器5顶部的除雾器16去除尿素溶液后进入氨气混合器7内，同时风机23将冷空气引入换热器17内，走管程，高温烟气进入换热器17，走壳程，冷空气经换热后内部颗粒脱离而出，形成稀薄热空气，对氨气进行稀释，而降温后烟气仍然具有一定高温，进入反应器5壳程，对尿素溶液进行加热，稀释后混合氨气由喷氨格栅喷出。
综上，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，凡依本发明权利要求范围的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本发明的权利要求范围内。
Claims (9)
1.一种常规尿素水解制氨撬块装置，其特征在于：包括顺序连接于撬装底座上的水箱、溶解罐、储存罐、反应器、除雾器以及氨气混合器，所述溶解罐顶部设有带流量板的进料斗，所述溶解罐一侧经流量泵与水箱相连接，另一侧经溶解泵与储存罐相连接，所述储存罐另一侧经输送泵与反应器相连接，所述反应器为竖直设置的管壳式反应器，所述反应器上方设有除雾器，所述反应器与除雾器连接处开设有回流口，所述回流口经回流管回流至反应器底部，所述反应器管程内通入尿素溶液，壳程内通入用于加热的烟气，所述反应器管程端口成锥形状进口，使尿素溶液成高速束状进入，所述除雾器包括横跨反应器顶部的换热蒸汽盘管，所述换热蒸汽盘管上下方分别设有上除雾层和下除雾层，所述除雾器顶部开设有置于上除雾层上部的混合气体出口，所述混合气体出口经管道与氨气混合器上部相连接，所述氨气混合器一侧与换热器相连接，所述换热器另一侧与所述反应器壳程相连通，所述氨气混合器另一侧与喷嘴相连接，所述喷嘴端部设有喷入氨气的喷氨格栅。
2.根据权利要求1所述常规尿素水解制氨撬块装置，其特征在于：所述溶解罐内设有检测其内部pH值的pH计，pH计与流量泵以及后端控制器电性连接。
3.根据权利要求2所述常规尿素水解制氨撬块装置，其特征在于：所述溶解罐内部顶端设有加速尿素颗粒溶解的搅拌器。
4.根据权利要求3所述常规尿素水解制氨撬块装置，其特征在于：所述溶解罐以及储存罐上均设有液位显示柱以及温度表。
5.根据权利要求1所述常规尿素水解制氨撬块装置，其特征在于：所述换热器管程入口与风机相连接，管程出口与氨气混合气相连接，所述换热器壳程入口与高温蒸汽相连接，壳程出口与反应器壳程相连接。
6.根据权利要求1所述常规尿素水解制氨撬块装置，其特征在于：所述储存罐与反应器之间设有输送管道，输送管道外周包裹有保温套，输送管道上设有输送泵。
7.根据权利要求1所述常规尿素水解制氨撬块装置，其特征在于：所述氨气混合器与喷嘴之间设有控制氨气通入量的调节模块，调节模块与控制器相连接。
8.根据权利要求7所述常规尿素水解制氨撬块装置，其特征在于：所述氨气混合器包括锥形体、设于锥形体内的多个弧形导流板以及设于导流板端部的封板，多个弧形导流板沿锥形体延伸方向放置，多个弧形导流板绕轴线旋转相同角度以构成截面为多边形的锥体。
9.根据权利要求8所述常规尿素水解制氨撬块装置，其特征在于：所述弧形导流板数量随其绕特定轴线旋转角度ɑ而定，即数量为360/ɑ。
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