CN212441166U

CN212441166U - 一种基于微波分解尿素的装置

Info

Publication number: CN212441166U
Application number: CN202021783820.XU
Authority: CN
Inventors: 马中发; 王露; 阮俞颖
Original assignee: Shaanxi Qinglang Wancheng Environmental Protection Technology Co Ltd
Current assignee: Shaanxi Qinglang Wancheng Environmental Protection Technology Co Ltd
Priority date: 2020-08-24
Filing date: 2020-08-24
Publication date: 2021-02-02
Anticipated expiration: 2030-08-24

Abstract

本实用新型提供一种基于微波分解尿素的装置，涉及尿素分解技术领域，包括：反应腔、微波源、进料斗、进气口、泵、出气口、内腔、隔热层、喷头和压力传感器；其中，所述微波源设置在所述反应腔相对的两个侧壁；所述内腔与所述反应腔内壁之间设置隔热层；所述进料斗设置在所述反应腔的顶部；尿素从所述进料斗进入所述反应腔，在所述微波和所述喷头的作用下，对尿素进行分解，并将分解后的气体从所述出气口排出。本实用新型实现了实现了在对尿素的高效分解，降低了尿素分解过程中所需的能耗，节能环保。

Description

一种基于微波分解尿素的装置

技术领域

本实用新型涉及尿素分解技术领域，具体而言，涉及一种一种基于微波分解尿素的装置。

背景技术

随着国家环保标准的逐渐提高，以及环保监管力度的逐年增加，电力行业的环保问题受到了广泛关注。目前脱硝的主流技术，其采用氨气作为还原剂，在催化剂的作用下，将氮氧化物还原成对大气无害的氮气和水，从而达到脱硝的目的。

尿素水解制氨技术的原理是通过热源加热一定质量浓度的尿素溶液，在一定温度和压力条件下尿素与水发生反应生成气态的NH3和CO2，其产氨量与尿素溶液的浓度、反应温度和反应停留时间正相关，其中反应温度影响最大。现有技术中心主要采用电加热或蒸汽加热的方式达到尿素分解所需的温度，从而达到分解尿素的目的。

然而，现有技术中采用电加热或水蒸气加热分解尿素的方法存在尿素分解所需温度高，导致分解过程能耗大的问题，因此，现在急需一种可以低能耗分解尿素的装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，针对上述现有技术中采用电加热或水蒸气加热分解尿素的不足，提供一种基于微波分解尿素的装置，以解决现有技术中尿素分解所需温度高，导致分解过程能耗大的问题。

为实现上述目的，本实用新型实施例采用的技术方案如下：

本实用新型实施例提供了一种基于微波分解尿素的装置，包括：反应腔、微波源、进料斗、进气口、泵、出气口、内腔、隔热层、喷头和压力传感器；

其中，所述微波源设置在所述反应腔相对的两个侧壁；所述内腔与所述反应腔内壁之间设置隔热层；所述进料斗设置在所述反应腔的顶部；尿素从所述进料斗进入所述反应腔，在所述微波和所述喷头的作用下，对尿素进行分解，并将分解后的气体从所述出气口排出。

可选的，所述进气口设置金属网和风机。

可选的，所述压力传感器设置在所述内腔的内部。

可选的，所述微波源包括多个，所述多个微波源阵列式设置在所述反应腔两个相对面。

可选的，所述泵通过水管与所述喷头连接，用于为所述喷头提供水。

可选的，所述反应腔内壁与所述内腔之间设置有保温层。

本实用新型的有益效果是：一种基于微波分解尿素的装置，包括：反应腔、微波源、进料斗、进气口、泵、出气口、内腔、隔热层、喷头和压力传感器；其中，所述微波源设置在所述反应腔相对的两个侧壁；所述内腔与所述反应腔内壁之间设置隔热层；所述进料斗设置在所述反应腔的顶部；尿素从所述进料斗进入所述反应腔，在所述微波和所述喷头的作用下，对尿素进行分解，并将分解后的气体从所述出气口排出。也就是说，本实用新型基于微波和喷头提供的水对尿素进行高效分解，分解过程能耗低、设备结构简单且安全性高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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它相关的附图。

图1为本实用新型一实施例提供的基于微波分解尿素的装置装示意图。

图标：1-反应腔、2-微波源、3-进料斗、4-进气口、5-泵、 6-出气口、7-内腔、8-隔热层、9-喷头和10-压力传感器。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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实用新型中的具体含义。

图1为基于微波分解尿素的装置示意图，下面结合图1对本实用新型实施例所提供的基于微波分解尿素的装置进行详细说明。

图1为本实用新型一实施例提供的基于微波分解尿素的装置示意图，如图1所示，该基于微波分解尿素的装置，包括：反应腔1、微波源2、进料斗3、进气口4、泵5、出气口6、内腔7、隔热层8、喷头9和压力传感器10。

本实用新型实施例中，尿素，又称碳酰胺(carbamide)，是由碳、氮、氧、氢组成的有机化合物是一种白色晶体。尿素在高温下与水反应生成NH₃和CO₂，我们称之为尿素的水解。当温度高于60℃时CO(NH2)₂开始水解，温度达到80℃时水解速度加快，145℃以上有剧增趋势，在沸腾的尿素水溶液中水解更为剧烈。

可选的，反应腔1内壁与内腔7之间设置有保温层8。

本实用新型实施例中，进料斗3用于将进气口4和出气口6 处分别设置金属网，防止微波泄漏。内腔7为耐热且不吸收微波的材质。例如，内腔7可以为聚四氟乙烯。隔热层8用于对内腔7进行保温，从而使得反应快速进行。隔热层8可以为酚醛泡沫材料。喷头9用于将外界的水通过与泵5连接的管道均匀的撒在内腔7中，以提供尿素分解所需的水分。

可选的，微波源2包括多个，多个微波源2阵列式设置在反应腔1两个相对面。

本实用新型实施例中，为了使反应腔1在微波源2的作用下均匀受热，在反应腔1外壁设置多个微波源2。需要说明的是，微波源2在外加交变电磁场作用下，物料内极性分子极化并随外加交变电磁场极性变更而交变取向，如此众多的极性分子因频繁相互间摩擦损耗，使电磁能转化为热能。

可选的，泵5通过水管与喷头9连接，用于为喷头提供水。

本实用新型实施例中，喷头9固定在反应腔1的顶部位置，在工作状态下，喷头9均匀的向下喷水，喷水的形状可以根据需要进行设置。示例性的，喷水可以为圆形、弧形、或扇形。

可选的，压力传感器10设置在内腔7的内部。

本实用新型实施例中，压力传感器10用于检测内腔7中的压力值，若内腔7的压力值小于或等于预设的压力值，提示加入尿素剂量。

本发明实施例中，反应腔1为金属材质，且金属为耐高温的金属材质。微波源2是指产生微波能量的装置称为微波源。这里，微波源2包括多个，多个微波源2阵列式分布在反应腔的顶部。微波是频率在300兆赫到300千兆赫的电波，被加热介质物料中的水分子是极性分子。它在快速变化的高频点磁场作用下，其极性取向将随着外电场的变化而变化。造成分子的相互摩擦运动的效应，此时微波场的场能转化为介质内的热能，使物料温度升高，产生热化和膨化等一些列物化过程而达到微波加热的目的。

采用微波加热，具有以下优点：加热时间短；热能利用率高，节省能源；加热均匀；微波源易于控制，微波还能诱导催化反应的发生。

微波是由微波源产生的，微波源主要由大功率磁控管构成。磁控管是利用电子在真空中运动来完成能量变换的器件，能产生大功率的微波能，例如4250MHz的磁波管可以得到5MHz，而4250MHz速调管可得到30MHz，所以微波技术可以应用到废水处理技术领域。

其中，微波源2设置在反应腔1相对的两个侧壁；内腔7 与反应腔1内壁之间设置隔热层8；进料斗3设置在反应腔1的顶部；尿素从进料斗3进入反应腔1，在微波2和喷头9的作用下，对尿素进行分解，并将分解后的气体从出气口6排出。

本实用新型实施例中，尿素通过进料斗3进入反应腔1，在微波源2和喷头9喷下的水的作用下水解，产生氨气、二氧化碳和水。

可选的，进气口4设置金属网和风机。进气口4设置在反应腔1的面向用户的一个面上。这里，进气口4的形状不做具体限定，可以为任意形状。例如，进气口4可以为圆形、正方形、长方形等。在进气口4处设置金属网，防止反应腔1内的微波泄漏。风机设置在进气口4附近，快速的将废气吸入反应腔 1中，风机还用于将反应腔1中反应后的气体从出气口6排出。

本实用新型实施例中，基于微波分解尿素的装置的进气口4 处设置金属网，且金属网的孔径小于或等于3mm。这里，为了防止微波泄漏。由于人体长期与微波辐射源距离很近时，因受到过量的辐射能量从而产生头晕、睡眠障碍、记忆力减退、心跳过缓、血压下降等现象。当微波泄漏达到1mw/cm²时，会突然感到眼花，视力下降，甚至引起白内障。为了保障用户的健康，在反应腔体的进出口设置金属网，拐角在微波的作用下，可能会产生微波放电，容易发生危险事故。金属网可以阻隔微波泄漏，减少了微波对人体的伤害，提高了系统的安全性。

进一步，基于微波分解尿素的装置出气口6还可以设置过滤网，过滤网用于过滤待处理废气分子发生反应后生成的颗粒物。其中，过滤网为可替换的，从而便于后期的维护。

本实施例公开了一种基于微波分解尿素的装置，一种基于微波分解尿素的装置，包括：反应腔1、微波源2、进料斗3、进气口4、泵5、出气口6、内腔7、隔热层8、喷头9和压力传感器10；其中，微波源2设置在反应腔1相对的两个侧壁；内腔7与反应腔1内壁之间设置隔热层8；进料斗3设置在反应腔 1的顶部；尿素从进料斗3进入反应腔1，在微波和喷头的作用下，对尿素进行分解，并将分解后的气体从出气口排出。也就是说，本实用新型基于微波和喷头提供的水对尿素进行高效分解，分解过程能耗低、设备结构简单且安全性高。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种基于微波分解尿素的装置，其特征在于，包括：反应腔、微波源、进料斗、进气口、泵、出气口、内腔、隔热层、喷头和压力传感器；

2.根据权利要求1所述的基于微波分解尿素的装置，其特征在于，所述进气口设置金属网和风机。

3.根据权利要求1所述的基于微波分解尿素的装置，其特征在于，所述压力传感器设置在所述内腔的内部。

4.根据权利要求1所述的基于微波分解尿素的装置，其特征在于，所述微波源包括多个，所述多个微波源阵列式设置在所述反应腔两个相对面。

5.根据权利要求1所述的基于微波分解尿素的装置，其特征在于，所述泵通过水管与所述喷头连接，用于为所述喷头提供水。

6.根据权利要求1所述的基于微波分解尿素的装置，其特征在于，所述反应腔内壁与所述内腔之间设置有保温层。