CN212141772U - 一种尿素水解气体除雾装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开尿素水解气体除雾装置，旋流器为厚壁管，厚壁管的下端与产品气体出口连通且上端封闭，厚壁管的中下部管壁上设置有沿着横截面均布的旋流孔或旋流喷嘴；雾滴收集器套装在旋流器的外部并且包括壳体、圈板、挡板和底板，壳体的下端安装在尿素水解器的外壳上且上端设置有排气口；圈板为一组沿着壳体高度方向间隔布置且固定在壳体内壁上的环形折板；挡板固定在壳体内壁上且布置在圈板和雾滴收集器的旋流孔或旋流喷嘴下方，挡板与雾滴收集器之间留有预定间隙；底板密封固定在雾滴旋流器的外壁和壳体的内壁之间且位于挡板下方；壳体的排液口布置在挡板与底板之间的壳体底部处。本实用新型有效除去尿素水解产品气体中的水分并确保正常供氨。
Description
技术领域
本实用新型涉及环保技术领域，更具体地讲，涉及一种尿素水解气体除雾装置。
背景技术
尿素水解制氨技术具有能耗低、工艺系统简单、容易实施的特点，已在烟气治理脱硝工程中广泛应用。一定质量浓度的尿素溶液被加热至140℃以上时，溶液中的尿素与水发生反应生成气态的NH3、CO2和H2O混合气体，由厂区管道输送至脱硝系统作为还原剂以脱除烟气中的NOx。尿素水解反应为吸热反应，会消耗大量的热能，为了降低尿素水解制氨系统的能耗，通常采用40～60％wt高浓度的尿素溶液，以尽量减少尿素溶液中的含水量，进而减少尿素溶液加热时水汽化所吸收的热量，最终降低尿素水解系统的运行成本。
尿素水解产品气体中，水蒸汽的含量高达35％wt，高含水量的产品气体在输送至脱硝系统的过程中因露点温度较高极易出现水蒸汽回凝，并吸附产品气体中的氨，不仅对管道系统产生腐蚀，而且影响系统正常供氨。为了避免产品气体中的水蒸汽出现回凝，通常采用电加热器或蒸汽对产品气体进行再加热，使产品气体温度一直维持在露点温度以上，但相应也增加了更多的能耗和运行成本。
实用新型内容
针对现有技术中存在的问题，本实用新型提出了一种能有效地除去尿素水解产品气体中的水分并确保系统正常供氨的尿素水解气体除雾装置。
本实用新型提供了一种尿素水解气体除雾装置，包括旋流器和雾滴收集器；
所述旋流器为厚壁管，厚壁管的下端与尿素水解器的产品气体出口连通且上端封闭，厚壁管的中下部管壁上设置有沿着横截面均布的旋流孔或旋流喷嘴；
所述雾滴收集器套装在旋流器的外部并且包括壳体、圈板、挡板和底板，其中，
壳体的下端安装在尿素水解器的外壳上且上端设置有排气口；
圈板为一组沿着壳体高度方向间隔布置且固定在壳体内壁上的环形折板，所述环形折板具有倾斜坡面和与倾斜坡面相连的下折缘；
挡板固定在壳体内壁上且布置在圈板和雾滴收集器的旋流孔下方，挡板与雾滴收集器之间留有预定间隙；
底板密封固定在雾滴旋流器的外壁和壳体的内壁之间且位于挡板下方；
所述壳体还设置有排液口，所述排液口布置在挡板与底板之间的壳体底部处。
根据本实用新型尿素水解气体除雾装置的一个实施例，所述尿素水解气体除雾装置设置在尿素水解器的产品气体出口上，其中，所述旋流器固定在尿素水解器的产品气体出口上且雾滴收集器安装在尿素水解器的外壳上。
根据本实用新型尿素水解气体除雾装置的一个实施例，所述雾滴收集器的壳体上端通过锥形段或封头与排气口相连，所述旋流器为竖直安装的厚壁管，厚壁管的上段由端板封堵并且厚壁管增高至接近壳体上段的锥形段入口或封头入口。
根据本实用新型尿素水解气体除雾装置的一个实施例，所述旋流孔为贯穿厚壁管的管壁的通孔，每个旋流孔的中心线方向与厚壁管的横截面径向方向之间呈预设角度的偏角且偏角方向一致，每个旋流孔上还设置有管状旋流喷嘴。
根据本实用新型尿素水解气体除雾装置的一个实施例，所述圈板的环形折板的倾斜坡面斜向下布置并与壳体的中心线之间呈预定角度，所述环形折板的下折缘竖直向下布置。
根据本实用新型尿素水解气体除雾装置的一个实施例，所述挡板为圆台形环板，所述圆台形环板的大直径端与壳体的内壁固定连接，圆台形环板的小直径端悬空并与雾滴旋流器的外壁之间留有预定间隙，其中，圆台形环板的坡面与壳体的中心线之间呈预定角度。
根据本实用新型尿素水解气体除雾装置的一个实施例，所述底板为环形平板，环形平板的内圈与雾滴旋流器的外壁密封连接且外圈与壳体的内壁密封连接。
根据本实用新型尿素水解气体除雾装置的一个实施例，所述排液口沿着径向方向布置在挡板与底板之间的壳体底部处。
与现有技术相比，本实用新型的尿素水解气体除雾装置能有效地除去尿素水解产品气体中的水分，降低产品气体的露点温度，避免产品气体在输送过程中出现水蒸汽回凝，导致供氨管道系统出现腐蚀问题，确保系统正常供氨。
附图说明
图1示出了根据本实用新型示例性实施例的尿素水解气体除雾装置的结构示意图。
图2A和图2B示出了根据本实用新型不同示例性实施例尿素水解气体除雾装置中旋流器的横截面剖视结构示意图。
图3示出了根据本实用新型示例性实施例尿素水解气体除雾装置中雾滴收集器的圈板的结构示意图。
图4示出了根据本实用新型示例性实施例尿素水解气体除雾装置中雾滴收集器的挡板的结构示意图。
附图标记说明：
1-旋流器、11-厚壁管、12-端板、13-产品气体出口、14-旋流孔、15-旋流喷嘴、2-雾滴收集器、21-壳体、22-圈板、23-挡板、24-底板、25-排液口、26-排气口。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
在下文中，先对本实用新型的尿素水解气体除雾装置进行详细说明。
图1示出了根据本实用新型示例性实施例的尿素水解气体除雾装置的结构示意图。
如图1所示，根据本实用新型的示例性实施例，本实用新型的尿素水解气体除雾装置包括旋流器1和雾滴收集器2，该除雾装置优选为圆柱形立式结构，可以直接安装在尿素水解器顶部的气体出口处，但本实用新型技术不限于尿素水解产品气体的除雾应用。
具体地，旋流器1为厚壁管11，厚壁管11的下端与尿素水解器的产品气体出口13连通且上端封闭，厚壁管11的中下部管壁上设置有沿着横截面均布的一组旋流孔14或旋流喷嘴15。优选地，该厚壁管11竖直安装且直径为d，厚壁管11的上段由端板12封堵。
由此，通过尿素水解器的产品气体出口13流出的产品气体被端板12阻挡后改变流向并从侧面的旋流孔14喷出后以旋流的状态进入雾滴收集器2中。
图2A和图2B示出了根据本实用新型不同示例性实施例尿素水解气体除雾装置中旋流器的横截面剖视结构示意图。
如图2A和图2B所示，旋流器1的旋流孔14为贯穿厚壁管的管壁的通孔，每个旋流孔14的中心线方向与厚壁管11的横截面径向方向之间呈预设角度的偏角且偏角方向一致，也可在旋流孔14上设管状旋流喷嘴15。上述结构的旋流孔14或旋流喷嘴15能够使进入的气体通过旋流孔喷出后呈旋流状态并在旋流器的稳涡作用下维持较强的旋流效果，旋流器1采用的厚壁管11所具有的合适厚度可以有效延长旋流孔14的开孔长度或旋流喷嘴15的延伸长度，以增强气体的旋流效果。
如图1所示，雾滴收集器2套装在旋流器1的外部并且包括壳体21、圈板22、挡板23和底板24，其中，壳体21的下端安装在尿素水解器的外壳上且上端设置有排气口26，则通过旋流器1旋流喷出的产品气体能够进入雾滴收集器2并在雾滴收集后通过排气口26排出。优选地，雾滴收集器2的壳体21上端通过锥形段或封头与排气口26相连，而位于中心的旋流器1则增高至接近壳体21上部的锥形段入口或封头入口，能够对旋流气体起到稳涡的效果，能使旋流孔14或旋流喷嘴15喷出的旋流气体在上升至出口的过程中维持较强的旋流效果，增强除雾能力。
由此，尿素水解气体除雾装置设置在尿素水解器的产品气体出口13上时具体通过将旋流器1固定在尿素水解器的产品气体出口上且雾滴收集器2安装在尿素水解器的外壳上。
图3示出了根据本实用新型示例性实施例尿素水解气体除雾装置中雾滴收集器的圈板的结构示意图。
如图1和图3所示，雾滴收集器2中的圈板22为一组沿着壳体21高度方向间隔布置且固定在壳体21内壁上的环形折板，环形折板具有倾斜坡面和与倾斜坡面相连的下折缘。其中，圈板22的环形折板的倾斜坡面斜向下布置并与壳体21的中心线之间呈预定角度，环形折板的下折缘竖直向下布置。
图4示出了根据本实用新型示例性实施例尿素水解气体除雾装置中雾滴收集器的挡板的结构示意图。
如图4所示，挡板23固定在壳体21内壁上且布置在圈板22和雾滴收集器2的旋流孔14下方，挡板23与雾滴收集器2之间留有预定间隙。优选地，挡板为圆台形环板，该圆台形环板的大直径端与壳体21的内壁固定连接，圆台形环板的小直径端悬空并与雾滴旋流器2的外壁之间留有预定间隙，圆台形环板的坡面与壳体21的中心线之间呈预定角度布置。
底板24密封固定在雾滴旋流器2的外壁和壳体21的内壁之间且位于挡板23的下方，壳体21还设置有排液口25，排液口25布置在挡板23与底板24之间的壳21体底部处。
尿素水解产生的产品气体在系统供氨的状态下，从尿素水解器顶部的产品气体出口13进入旋流器1中，被端板12阻挡后改变流向，从侧面的旋流孔14或旋流喷嘴15喷出后以旋流的状态进入雾滴收集器2中。在旋流气体产生的离心力作用下，产品气体中的雾滴被甩向雾滴收集器2的壳体21的内壁和圈板22上，随着旋流气体在壳体21内上升，更多的雾滴被甩出并逐渐在壳体21内壁和圈板22上形成一层水膜。当水膜厚度增加到足以克服液体表面张力和气流向上的升力时，雾滴在重力的作用下开始向下流动并沿圈板22的坡面流向下缘聚集后滴落。不断滴落的雾滴汇集在底板24上，继而通过排液口25排出。旋流气体除去雾滴后从排气口26排出并通过厂区输送管道送至SCR脱硝系统。
其中，挡板23位于排液口25上方并将内部形成的气相区和雾滴收集区相对隔离，可以避免从旋流器1喷出的气体被底部的排液口25带走，同时其坡面设计还有利于收集上部圈板22滴落的雾滴至底板上形成雾滴收集区。
圈板22能够增加雾滴的润湿面积，增大雾滴形成水膜的表面积，使旋流气体甩出的雾滴更容易被水膜捕集，提高除雾效率。同时圈板22的坡面设计有利于雾滴滑落，并可阻挡水膜沿壳体21内壁被旋流气体逆向携带进入排气口26，确保除雾效果。圈板22连续的环形结构与旋流气体的旋流方向一致，不会削弱气体的旋流强度，能够确保更好的除雾效果。
而旋流气体在雾滴除雾器2中旋流至排气口26的过程中，足够的爬升高度和稳涡效果延长了产品气体的停留时间，有利于更多的雾滴被除去，提高了除雾效率。除雾装置底部收集的雾滴直接被排液口25引出排至尿素水解器外收集处理，不回流至尿素水解器中，不会对尿素水解反应产生影响。而除去雾滴的产品气体的露点温度降低，在输送过程中可避免水蒸汽凝聚，避免管道系统出现腐蚀和堵塞。
下面结合实施例对本实用新型作进一步说明。
实施例：
系统正常供供氨时，尿素水解产品气体在进出口压差的作用下从尿素水解器顶部的产品气体出口13进入除雾装置的旋流器1中，被端板12阻挡后改变流向，从侧面的多个有一致偏角的旋流孔14或旋流喷嘴15喷出并以旋流的状态进入雾滴收集器2中。
在离心力的作用下，产品气体中的雾滴被切向甩出至壳体21的内壁和圈板22上。随着旋流气体在壳体21内的上升移动，更多的雾滴被甩出并在壳体21内壁和圈板22上形成一层水膜。当水膜厚度增加到足以克服液体表面张力和气流向上的升力时，雾滴在重力的作用下开始向下流动并沿圈板22的坡面流向下缘后滴落。不断滴落的雾滴通过挡板23收集后流向底板24密封的积液区，再通过排液口25排出至尿素水解器的排污管道。
除去雾滴的产品气体则从排气口26排出，通过输送管道送至SCR脱硝系统。除去雾滴的尿素水解产品气体在输送至SCR脱硝系统的过程中，含水量减少且露点温度降低，可避免产品气体中水蒸汽凝聚，减少管道系统出现腐蚀和堵塞的风险。
其中，除雾装置中的以下结构数据可以根据实际工程的产品气体参数具体确定：
1)旋流器1的直径d、高度和壁厚，以及旋流孔14或旋流喷嘴的开孔直径和数量；
2)雾滴收集器2的直径D和高度、内壁圈板22的数量、布置间距和几何尺寸；
3)挡板23的高度和锥角等。
综上所述，本实用新型的有益效果主要有以下几方面：
1)尿素水解反应产生的含氨产品气体进入除雾装置后，在旋流器的作用下产生较强的旋流，旋流形成的离心力使产品气体中的雾滴被甩出，从而达到较好的除雾效果；
2)旋流气体在除雾器中旋流至排气口的过程中，足够的爬升高度和稳涡效果延长了产品气体的停留时间，有利于更多的雾滴被除去，提高了除雾效率；
3)除雾装置内壁特殊设计的圈板增加了润湿面积，有利于更大面积水膜形成以捕集更多被旋流气体甩出的雾滴，达到更高的除雾效率。同时在圈板的阻挡下，可避免水膜被旋流气体沿内壁逆流携带排出，确保除雾效果；
4)除雾装置内旋流气体与底部聚集的液体被隔板分离开，能防止底部排液口携带出产品气体并影响产品气体的旋流效果；
5)除雾装置底部收集的雾滴直接被引出排至水解器外收集处理，不回流至尿素水解器中，对尿素水解反应不产生影响；
6)除去雾滴的产品气体，其露点温度降低，在输送过程中可避免水蒸汽凝聚，避免管道系统出现腐蚀和堵塞；
7)本实用新型结构简单且成本低，容易在具体工程项目中实施和应用。
本实用新型并不局限于前述的具体实施方式。本实用新型扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
Claims (8)
1.一种尿素水解气体除雾装置，其特征在于，包括旋流器和雾滴收集器；
所述旋流器为厚壁管，厚壁管的下端与尿素水解器的产品气体出口连通且上端封闭，厚壁管的中下部管壁上设置有沿着横截面均布的旋流孔或旋流喷嘴；
所述雾滴收集器套装在旋流器的外部并且包括壳体、圈板、挡板和底板，其中，
壳体的下端安装在尿素水解器的外壳上且上端设置有排气口；
圈板为一组沿着壳体高度方向间隔布置且固定在壳体内壁上的环形折板，所述环形折板具有倾斜坡面和与倾斜坡面相连的下折缘；
挡板固定在壳体内壁上且布置在圈板和雾滴收集器的旋流孔下方，挡板与雾滴收集器之间留有预定间隙；
底板密封固定在雾滴旋流器的外壁和壳体的内壁之间且位于挡板下方；
所述壳体还设置有排液口，所述排液口布置在挡板与底板之间的壳体底部处。
2.根据权利要求1所述的尿素水解气体除雾装置，其特征在于，所述尿素水解气体除雾装置设置在尿素水解器的产品气体出口上，其中，所述旋流器固定在尿素水解器的产品气体出口上且雾滴收集器安装在尿素水解器的外壳上。
3.根据权利要求1所述的尿素水解气体除雾装置，其特征在于，所述雾滴收集器的壳体上端通过锥形段或封头与排气口相连，所述旋流器为竖直安装的厚壁管，厚壁管的上段由端板封堵并且厚壁管增高至接近壳体上段的锥形段入口或封头入口。
4.根据权利要求1所述的尿素水解气体除雾装置，其特征在于，所述旋流孔为贯穿厚壁管的管壁的通孔，每个旋流孔的中心线方向与厚壁管的横截面径向方向之间呈预设角度的偏角且偏角方向一致，每个旋流孔上还设置有管状旋流喷嘴。
5.根据权利要求1所述的尿素水解气体除雾装置，其特征在于，所述圈板的环形折板的倾斜坡面斜向下布置并与壳体的中心线之间呈预定角度，所述环形折板的下折缘竖直向下布置。
6.根据权利要求1所述的尿素水解气体除雾装置，其特征在于，所述挡板为圆台形环板，所述圆台形环板的大直径端与壳体的内壁固定连接，圆台形环板的小直径端悬空并与雾滴旋流器的外壁之间留有预定间隙，其中，圆台形环板的坡面与壳体的中心线之间呈预定角度。
7.根据权利要求1所述的尿素水解气体除雾装置，其特征在于，所述底板为环形平板，环形平板的内圈与雾滴旋流器的外壁密封连接且外圈与壳体的内壁密封连接。
8.根据权利要求1所述的尿素水解气体除雾装置，其特征在于，所述排液口沿着径向方向布置在挡板与底板之间的壳体底部处。
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