CN210159448U - 一种基于声波的热解提效装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于声波的热解提效装置，包括热解炉，热解炉顶端为入口，入口处的热解炉内部设置有第一雾化喷嘴，第一雾化喷嘴下方的热解炉上设置有第一声波除尘装置，热解炉底端为出口，出口上方的热解炉上设置第二声波除尘装置。本实用新型提供的装置可以提高热解炉的工作效率，提高热解效率，通过优化热解炉内的流场，防止热解炉内介质溶液雾化喷嘴的堵塞，维持热解炉内温度长期稳定，热解炉内的风压长期稳定。

Description

一种基于声波的热解提效装置

技术领域

本实用新型涉及一种热解炉内的声波提效、除尘装备，具体地说是一种用于钢铁、煤化工、建材等相关领域的需要热解产物的安装热解炉内的声波除尘设备。

背景技术

随着社会的进步和经济的发展，火电厂、钢铁、煤化工、建材等相关领域燃煤锅炉烟气中的污染物排放，对大气环境的污染已受到人们的普遍关注，因此有效的降低污染物排放以改善其对环境的影响是我国能源领域可持续发展所面临的严峻挑战。

目前，钢铁、煤化工、建材等相关领域的锅炉一般选用SCR脱硝系统脱硝。在SCR系统中，利用还原剂-氨气和NOx反映来达到脱硝的目的，目前成熟的还原剂制备工艺有液氨法、氨水法、尿素水解法、尿素热解法。尿素热解法以安全性高、工艺简单、响应速度快等优点被广泛使用。但尿素热解炉内喷嘴堵塞、流场不均匀等情况会在很大程度上影响热解炉的工作效率，从而影响锅炉的脱硝效率，影响锅炉NOx的排放。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种全新的针对热解炉的声波除尘装置，该装置的安装工艺简单，节省人力投入，运行维护费用低。该装置可以提高热解炉的工作效率，提高热解效率。该装置可优化热解炉内的流场，防止热解炉内介质溶液雾化喷嘴的堵塞。维持热解炉内温度和风压的长期稳定。

本实用新型的技术方案如下：

一种基于声波的热解提效装置，包括热解炉，热解炉顶端为入口，入口处的热解炉内部设置有第一雾化喷嘴，第一雾化喷嘴下方的热解炉上设置有第一声波除尘装置，热解炉底端为出口，出口上方的热解炉上设置第二声波除尘装置。两个声波除尘装置的工作状态和工作模式由控制系统指定。

进一步，所述的基于声波的热解提效装置，第一声波除尘装置下方的热解炉内部设置有第二雾化喷嘴。

进一步，所述的基于声波的热解提效装置，热解炉内部还设置有风压传感器。

进一步，所述的基于声波的热解提效装置，热解炉内部还设置有温度传感器。

更进一步，所述的基于声波的热解提效装置，所述风压传感器的设置数量大于两个，设置位置为热解炉的入口或/和出口或/和中间部位。

更进一步，所述的基于声波的热解提效装置，所述温度传感器的设置数量大于两个，设置位置为热解炉的入口或/和出口或/和中间部位。

更进一步，所述的控制系统接收热解炉内的温度和风压信号，控制两种声波除尘装置的工作模式和状态。

声波提效原理：

声波是一种机械波，空气中的声波使空气分子产生振动，在边界层振动的空气分子带动相邻的介质分子振动，并产生两种效果，一种是声能透射到相邻介质中使介质中形成固体声波，另一种由于空气分子与相邻介质分子之间的粘滞力，声波相当于施加给相邻介质一个作用力，使表面介质分子被声波来回推拉。若吹灰频率与灰垢共振频率一致，将会产生共振效应，这两种效果将更加明显。

声波作用在雾化喷枪和热解炉内的过程中，第一种固体声波是固体中微小质量的振动，在高强声压下，高强度声波能量将被尿素结晶颗粒吸收，使其表面发生形变、疏松、破碎。这个逐渐变化的过程是尿素结晶体积累吸收声能的过程，一旦其表面产生微小裂隙，声波便沿着裂隙将振动状态传入，进而发生尿素结晶体与喷嘴、炉壁剥离的现象。第二种效果使附着在喷嘴、炉壁表面的结晶体被来回地推拉，使其不断地压缩和伸张。因为声波对尿素结晶体的反复作用，每秒钟达数十次到数百次，使其因声疲劳而断裂，并逐步松动、脱落。

利用本实用新型提供的基于声波的热解提效装置进行热解提效的过程如下：

热解介质颗粒储存于储备间，由斗提机输送到溶解罐里，用去离子水将干热解介质溶解成溶液，通过溶液给料泵输送到溶液储罐。空预期提供的热一次风通过电加热装置加热到一定的温度进入热解炉内。热解介质溶液通过雾化喷嘴进入热解炉内高温环境下分解，生成分解产物。

进入热解炉内的热一次风在第一声波除尘装置的声波和气流作用下，热一次风的行走轨迹变大。增加了热风与热解介质的接触时间。热一次风在运动的过程中与雾化喷嘴喷出的热解介质溶液充分混合，热解介质溶液充分分解。没有完全被气化的热解介质溶液会以固体的形态一方面粘在雾化喷嘴上，另一部分随一次热风运动。第二声波除尘装置发出的低频声波一方面会阻止固体热解介质在雾化喷嘴上的粘连，另一方面会阻止热解介质或灰尘粘附在热解炉的内壁上。

本实用新型中利用风压传感器和温度传感器对于热解炉内的气流和温度情况进行测量，在声波除尘装置的作用下实现了热解炉内流场的优化，进而达到最优的提升效果。

本实用新型中的风压传感器需要测量上限优选不能低于30KPa，且能适合高尘、高温环境。

本实用新型中的温度传感器的测量上限优选不低于800℃，且适合高尘环境。

本实用新型中的第一声波除尘装置可以采用窄带可调频高声强声波发声器，该发声器可以发出频率范围优选不少于20Hz-500Hz的声波，声功率优选不低于20KW，发声器喇叭口1米处声压级优选不低于150dB。

本实用新型中的第一声波除尘装置安装在热解炉入口处，负责优化热解炉内流场，确保热解炉内流畅和温度场均匀，以便提高热解炉内热解效率。

优选地，本实用新型中的第一声波除尘装置使用的喇叭的截止频率优选不高于40Hz。

本实用新型中的第一声波除尘装置的安装数量由其声波作用范围决定，优选每台第一声波除尘装置的作用范围不少于以喇叭口为中心，半径为6米的球体。

本实用新型中的第二声波除尘装置可选择宽频可调频高声强声波发声器，该发声器可以发出频率范围不少于31.5Hz-8KHz的声波，声功率不低于30KW，发声器喇叭口1米处声压级不低于155dB。

本实用新型中的第二声波除尘装置安装在靠近热解炉出口的位置，负责对热解炉本体及炉内设备的解堵，确保喷嘴清洁、炉壁清洁，协助第一声波除尘装置优化热解炉内的流场。

本实用新型中第二声波除尘装置优选使用的喇叭的截止频率不高于50Hz。

本实用新型中的第二声波除尘装置的安装数量根据其声波作用范围决定，每台第二声波除尘装置的作用范围优选不少于以喇叭口为中心，半径为5米的球体。

本实用新型中的控制系统可以实时接收风压传感器传出的热解炉内的风压，可以实时接收温度传感器传出的热解炉内的温度。系统中预置的程序可以实时计算、修改声波除尘装置的工作时间、工作间隔时间和工作强度。

实用新型的优点：

1、本实用新型安装工艺简单，不需要使用任何化学药品，节约人力。

2、本实用新型可以使用不同型号的热解炉，对热解炉内雾化喷嘴的材质、数量、喷洒的介质都没有具体要求。

3、本实用新型可增加热解炉的热解效率，减少非计划停机，为企业增加经济效益；

4、本实用新型中接触烟气的声波除尘装置中的喇叭均是防腐的。

5、在本实用新型中热解提效系统中所用到的设备的材料和工质均满足环保要求，不会产生二次污染。

6、本实用新型中热解提效系统中用到的设备可在含有腐蚀烟气的环境下使用。

7、本实用新型中热解提效系统中包含自动控制系统，风压传感器和温度传感器会将炉内的工况实时的传送到控制系统中，系统会根据内置的算法迅速计算出两种声波除尘装置的工作模式，完全实现了自动化，减少了资源浪费。

附图说明

图1为实施例1中所述的基于声波的热解提效装置结构示意图；

图2为实施例2中所述的基于声波的热解提效装置结构示意图；

以上图1和图2中，1为热解炉，2为第一雾化喷嘴，3为第一声波除尘装置，4为第二声波除尘装置，5为第二雾化喷嘴，6为风压传感器，7为温度传感器。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型提供的装置进行进一步说明。

实施例1

如图1所示，为本实施例提供的一种基于声波的热解提效装置，其特征在于，包括热解炉1，热解炉1顶端为入口，入口处的热解炉1内部设置有第一雾化喷嘴2，第一雾化喷嘴2下方的热解炉1上设置有第一声波除尘装置3，热解炉1底端为出口，出口上方的热解炉1上设置第二声波除尘装置4，热解炉1内部设置有风压传感器6和温度传感器7。

本实施例提供的基于声波的热解提效装置，通过在热解炉中设置第一雾化喷嘴2与第一声波除尘装置3，通过雾化喷嘴将热解介质引入，然后通入热一次风，再在声波的作用下极大提升了热解效率。进入热解炉内的热一次风在第一声波除尘装置3的声波和气流作用下，热一次风的行走轨迹变大。增加了热风与热解介质的接触时间。热一次风在运动的过程中与雾化喷嘴喷出的热解介质溶液充分混合，热解介质溶液充分分解。没有完全被气化的热解介质溶液会以固体的形态一方面粘在雾化喷嘴上，另一部分随一次热风运动。第二声波除尘装置4发出的低频声波一方面会阻止固体热解介质在雾化喷嘴上的粘连，另一方面会阻止热解介质或灰尘粘附在热解炉的内壁上。

本实施例提供的基于声波的热解提效装置可以通过风压传感器6和温度传感器7实时检查热解炉中的环境参数，根据实际情况进行调整声波和喷雾的状况，进而达到更好的热解提效目的。

实施例2

本实施例中是在实施例1的基础上进行了一定改进，如图2所示，在第一声波除尘装置3下方的热解炉1内部设置有第二雾化喷嘴5，同时风压传感器6和温度传感器7均设置了3个，分别设置在热解炉的入口、中间部位和出口处，根据3个部位的参数采集更好地了解热解炉中各项数据，进而能够更好的通过控制声波和喷雾来实现提效。在第一声波除尘装置3下方的热解炉1内部设置有第二雾化喷嘴5，其目的在于将需要被热解的介质分散地喷入热解炉内，增加热解介质溶液的分解效率，减少雾化喷嘴的堵塞概率，以达到更好的热解效果。

实施例3

以在某电厂#8机组脱硝系统的尿素热解系统安装配置本实用新型热解提效装置为例，包括以下步骤：

1、该电厂套尿素热解系统由热解炉、计量与分配模块、气气换热器和辅助电加热器等组成。来自机组的冷一次风，压力为12.5KPa，温度约为30℃，经管道进入蛇形管气气换热器加热至650℃后，从热解炉顶部通入，进入热解炉，作为尿素热解的热源和稀释风。

2、一台热解炉设置7组雾化喷嘴，每组喷嘴组成一个喷枪，分两层设置。在上面一层中心设置一只喷枪，每个喷枪的流量范围为300Kg/h~760Kg/h。下面一层沿圆周方向均匀设置6个喷枪，每个喷枪的流量范围为50 Kg/h~130Kg/h。电厂烟道内流速为15.6m/s，除雾器安装位置烟道内壁尺寸为5.7m×4.6m；

3、热解炉的体积为38m³，压力为0.015MPa，材质为不锈钢，最大直径Φ2416mm

4、根据尿素处理的量，以热解炉出口温度不低于350℃且不超400℃，分解后的气氨体积浓度不低于5%准，在热解炉的上层喷枪处以偏离热解炉切线30°布置第一声波除尘装置，在热解炉出口处垂直热解炉壁面布置第二声波除尘装置；

5、热解炉的上中下部各布置一个温度传感器和一个风压传感器；

6、设定控制系统参数，当热解炉内平均温度低于300℃时，关闭两台声波除尘装置，当热解炉内平均温度低于330℃时关闭第二声波除尘装置，当热解炉内温度在350℃-400℃之间时，设定两台声波除尘装置循环工作；当声波除尘装置的运行时间根据热解炉内的风压实时调整；

7、待上述设备均安装就位后，经过现场的调试，确定各声波装置的最佳工作模式。

8、通过对比声波除尘装置工作前、后的热解炉内温度和热解炉内风压，确定声波除尘设备的作用效果。

9、经第三方测试，该声波除尘装置对热解炉内的热解效率提高10%，热解炉出口温度始终高于350℃。

Claims (7)

1.一种基于声波的热解提效装置，其特征在于，包括热解炉（1），热解炉（1）顶端为入口，入口处的热解炉（1）内部设置有第一雾化喷嘴（2），第一雾化喷嘴（2）下方的热解炉（1）上设置有第一声波除尘装置（3），热解炉（1）底端为出口，出口上方的热解炉（1）上设置第二声波除尘装置（4）。

2.根据权利要求1所述的基于声波的热解提效装置，其特征在于，第一声波除尘装置（3）下方的热解炉（1）内部设置有第二雾化喷嘴（5）。

3.根据权利要求1所述的基于声波的热解提效装置，其特征在于，热解炉（1）内部设置有风压传感器（6）。

4.根据权利要求1所述的基于声波的热解提效装置，其特征在于，热解炉（1）内部还设置有温度传感器（7）。

5.根据权利要求3所述的基于声波的热解提效装置，其特征在于，所述风压传感器（6）的设置数量大于两个，设置位置为热解炉（1）的入口或/和出口或/和中间部位。

6.根据权利要求4所述的基于声波的热解提效装置，其特征在于，所述温度传感器（7）的设置数量大于两个，设置位置为热解炉（1）的入口或/和出口或/和中间部位。

7.根据权利要求1所述的基于声波的热解提效装置，其特征在于，热解提效控制系统通过检测热解炉（1）内的风压和温度决定第一声波除尘装置（3）和第二声波除尘装置（4）的工作状态和工作模式。

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