CN115072739A - 一种直流耦合式尿素热解装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种直流耦合式尿素热解装置，包括热解炉，所述热解炉侧壁上安装有与所述热解炉侧壁相切设置且连通的旋流热空气进口，所述热解炉内设置有喷头。本发明结构简单，在传统尿素热解炉直流进气管的基础上增加了切向进气烟道，实现气流旋转、延长停留时间、促进尿素完全分解，同时在近炉壁区域形成保护性气幕，有效避免了尿素液滴碰壁和沉积，提高了设备运行的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及SCR脱硝还原剂生产设备技术领域，尤其是涉及一种直流耦合式尿素热解装置。
背景技术
锅炉排放的氮氧化物(NOx)是造成大气污染重要因素，因此我国提出了严格的NOx排放标准。目前主流烟气脱硝技术包括选择性催化还原(SCR)、低氮燃烧、选择性非催化还原(SNCR)等技术，其中SCR脱硝技术由于工艺简单，脱硝效率高，得到广泛应用。SCR脱硝技术常用的还原剂包括液氨、尿素和氨水，液氨蒸发制氨技术成熟，投资运行和运行成本也较低，但液氨是重大危险源，在存储及运输方面有严格法律法规要求，应用受到限制。氨水含氨量较低，运输成本高，应用范围有限。尿素是无毒、无害的化学品，便于储存和运输，越来越多的SCR脱硝装置使用尿素作为还原剂。
尿素热解制氨是采用电加热一次风或采用气气换热器加热一次风获得650-700℃的高温空气，将尿素溶液雾化后喷入热解炉，尿素分解产生NH3和CO2。
目前尿素热解炉多为直流式热解炉，普遍存在热空气与尿素溶液混合不均匀，造成尿素分解不充分的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种直流耦合式尿素热解装置，有效解决传统直流式热解炉中热空气与尿素溶液混合不均匀导致尿素分解不充分的问题。
本发明提供一种直流耦合式尿素热解装置，包括热解炉，所述热解炉侧壁上安装有与所述热解炉侧壁相切设置且连通的旋流热空气进口，所述热解炉内设置有喷头。
进一步地，所述热解炉包括炉体，所述炉体两端分别与进口段和出口段连通，所述进口段和所述出口段的直径小于所述炉体直径，所述旋流热空气进口与所述炉体相切设置。
进一步地，所述进口段通过渐扩段与所述炉体连接，所述出口段通过渐缩段与所述炉体连接。
进一步地，所述渐扩段内设置有固定在所述渐扩段内壁上的整流多孔板。
进一步地，所述喷头固定安装在所述炉体靠近所述渐扩段的内壁上。
进一步地，所述喷头分别与固定在所述炉体内壁上的管道连接。
进一步地，所述喷头呈圆周均匀设置。
进一步地，所述出口段靠近所述渐缩段的内壁上安装有消旋格栅。
进一步地，所述消旋格栅由多个竖直设置的钢板相互垂直交错拼接组成。
进一步地，所述进口段远离所述炉体的一端与热空气输送管道法兰连接。
本发明结构简单，通过在热解炉炉体侧壁布置两个切向热空气进口，并且将尿素溶液由喷头喷入热解炉内，改变尿素溶液雾化程度，提高尿素溶液的喷洒范围，有效增加了尿素溶液在炉体内的停留时间，保证热空气与尿素溶液充分均匀混合，解决了尿素分解不完全的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的整体示意图；
图2为本发明的内部结构示意图；
图3为本发明的消旋格栅的结构示意图；
附图标记说明：
图中：1-进口段、2-渐扩段、3-整流多孔板、4-上部旋流热空气进口、5-双流体喷枪、6-炉体、7-下部旋流热空气进口、8-渐缩段、9-消旋格栅、10-出口段；
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
如图1-图3所示：
一种直流耦合式尿素热解装置，包括热解炉，热解炉侧壁上安装有两个与热解炉侧壁相切设置且连通的旋流热空气进口，热解炉内设置有双流体喷枪5，本实施例中选择双流体喷枪5作为喷头。
热解炉包括炉体6，炉体6两端分别与进口段1和出口段10连通，进口段1和出口段10的直径小于炉体6直径。
进口段1通过渐扩段2与炉体6连接，出口段10通过渐缩段8与炉体6连接。
进口段1位于炉体6顶部，进口段1远离炉体6的一端与热空气输送管道法兰连接，第一路热空气由进口段1进入热解炉的炉体6内部，其流量占热空气总流量的50％。
渐扩段2内设置有固定在渐扩段2内壁上的整流多孔板3，整流多孔板3上均匀分布有直径为30mm的圆孔，开孔率达到70％。
两个旋流热空气进口分为上部旋流热空气进口4和下部旋流热空气进口7，上部旋流热空气进口4和下部旋流热空气进口7分别与炉体6相切设置且连通。
上部旋流热空气进口4和下部旋流热空气进口7均为矩形中空管道，该矩形横截面高宽比为2.0～5.0，本实施例中的上部旋流热空气进口4和下部旋流热空气进口7的矩形截面高宽比为3。
第二路热空气由上部旋流热空气进口4进入热解炉，其流量占热空气总流量的40％，热空气进入热解炉后产生强烈旋转，并带动直流热空气在炉体6中心区域产生旋转，靠近热解炉炉壁区域旋转速度快，而中心区域旋转速度略低。
第三路热空气由下部旋流热空气进口7进入热解炉，其流量占热空气总流量的10％，产生的氨空混合气体经过渐缩段8和消旋格栅9由热解炉出口段10排出。
双流体喷枪5固定安装在炉体6靠近渐扩段2的内壁上，双流体喷枪5呈圆周均匀设置，根据供氨量均匀布置喷枪数量，本实施例中双流体喷枪5数量为六个，双流体喷枪5所安装的高度低于上部旋流热空气进口4的高度。
尿素溶液由双流体喷枪5喷入热解炉，与旋流流动的热空气接触，完成蒸发、热解并产生氨气。由于热空气旋流流动，强化了热空气与尿素溶液的换热过程，延长了气流在炉内的停留时间，使尿素溶液彻底热解分解。同时，由于靠近壁面区域存在流速较快速度的强旋流气流，形成了保护性气幕，有效防止尿素液滴喷溅到炉壁，从而解决了旋流热解炉上部结晶的问题。
由于炉体6内部发生传质、传热、化学反应及流体粘滞力的影响，旋流气体在炉体6内前进一段距离后，旋流强度会逐渐减弱。另外，由于尿素溶液蒸发吸热，气体温度降低，为防止未完全分解的尿素液滴在热解炉下部沉积，在热解炉下部设有下部旋流热空气进口7，其流量占热空气总流量的10％，在热解炉底部靠近炉壁区域形成高温热空气保护气幕，预防尿素低温缩聚物在热解炉底部沉积，并进一步强化气流旋转，延长停留时间，使尿素彻底分解并产生氨气。
出口段10靠近渐缩段8的内壁上安装有消旋格栅9，消旋格栅9由八片竖直设置的钢板相互垂直交错拼接组成，顺着气体流动方向布置，用于消除气流的残余旋转，配合渐缩段8实现氨空混合气浓度的均匀分布。
本发明结构简单，通过在热解炉炉体侧壁布置两个切向热空气进口，并且将尿素溶液由双流体喷枪喷入热解炉内，提高尿素溶液雾化程度，提高尿素溶液的喷洒范围，有效增加了尿素溶液在炉体内的停留时间，保证热空气与尿素溶液充分均匀混合，解决了尿素分解不完全的问题，同时在近炉壁区域形成保护性气幕，有效避免了尿素液滴碰壁和沉积，降低了加工成本，提高了运行可靠性与产品使用寿命。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。
Claims (10)
1.一种直流耦合式尿素热解装置，其特征在于：包括热解炉，所述热解炉侧壁上安装有与所述热解炉侧壁相切设置且连通的旋流热空气进口，所述热解炉内设置有喷头。
2.根据权利要求1所述的一种直流耦合式尿素热解装置，其特征在于：所述热解炉包括炉体，所述炉体两端分别与进口段和出口段连通，所述进口段和所述出口段的直径小于所述炉体直径，所述旋流热空气进口与所述炉体相切设置。
3.根据权利要求2所述的一种直流耦合式尿素热解装置，其特征在于：所述进口段通过渐扩段与所述炉体连接，所述出口段通过渐缩段与所述炉体连接。
4.根据权利要求3所述的一种直流耦合式尿素热解装置，其特征在于：所述渐扩段内设置有固定在所述渐扩段内壁上的整流多孔板。
5.根据权利要求3所述的一种直流耦合式尿素热解装置，其特征在于：所述喷头固定安装在所述炉体靠近所述渐扩段的内壁上。
6.根据权利要求5所述的一种直流耦合式尿素热解装置，其特征在于：所述喷头分别与固定在所述炉体内壁上的管道连接。
7.根据权利要求5所述的一种直流耦合式尿素热解装置，其特征在于：所述喷头呈圆周均匀设置。
8.根据权利要求3所述的一种直流耦合式尿素热解装置，其特征在于：所述出口段靠近所述渐缩段的内壁上安装有消旋格栅。
9.根据权利要求8所述的一种直流耦合式尿素热解装置，其特征在于：所述消旋格栅由多个竖直设置的钢板相互垂直交错拼接组成。
10.根据权利要求2所述的一种直流耦合式尿素热解装置，其特征在于：所述进口段远离所述炉体的一端与热空气输送管道法兰连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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