CN213966531U

CN213966531U - 一种微波尿素水解装置

Info

Publication number: CN213966531U
Application number: CN202022468999.6U
Authority: CN
Inventors: 马中发; 王露; 张涛
Original assignee: Shaanxi Qinglang Wancheng Environmental Protection Technology Co Ltd
Current assignee: Shaanxi Qinglang Wancheng Environmental Protection Technology Co Ltd
Priority date: 2020-10-30
Filing date: 2020-10-30
Publication date: 2021-08-17
Anticipated expiration: 2030-10-30

Abstract

本实用新型提供一种微波尿素水解装置，涉及尿素分解技术领域，进气口、风机、尿素腔、泵、喷头、反应腔、微波源、出气口和控制器；其中，进气口的一端与风机连接；风机还与尿素腔连接；尿素腔与反应腔连接；反应腔的外部设置微波源；泵通过连接的喷头将尿素溶液喷入尿素腔；控制器与微波源连接。本实用新型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

一种微波尿素水解装置

技术领域

本实用新型涉及尿素分解技术领域，具体而言，涉及一种一种微波尿素水解装置。

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。

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，提供一种微波尿素水解装置，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微波尿素水解装置，包括：进气口、风机、尿素腔、泵、喷头、反应腔、微波源、出气口和控制器；

其中，所述进气口的一端与所述风机连接；所述风机还与所述尿素腔连接；所述尿素腔与所述反应腔连接；所述反应腔的外部设置微波源；所述泵通过连接的所述喷头将尿素溶液喷入所述尿素腔；所述控制器与所述微波源连接；所述出气口设置在所述反应腔的顶部。

可选的，所述微波源包括多个，多个微波源阵列式设置在所述反应腔侧壁。

可选的，所述反应腔被分割为多层，每一层设置催化剂。

可选的，所述反应腔的出风口均设置金属网。

可选的，所述进气口设置风量传感器。

可选的，所述装置还包括浓度传感器，所述浓度传感器用于检测所述出气口的气体浓度。

可选的，所述泵通过水管与所述喷头连接。

可选的，所述控制器还与所述喷头连接，用于控制所述喷头的喷水量。

本实用新型的有益效果是：一种微波尿素水解装置，包括：进气口、风机、尿素腔、泵、喷头、反应腔、微波源、出气口和控制器；其中，所述进气口的一端与所述风机连接；所述风机还与所述尿素腔连接；所述尿素腔与所述反应腔连接；所述反应腔的外部设置微波源；所述泵通过连接的所述喷头将尿素溶液喷入所述尿素腔；所述控制器与所述微波源连接；所述出气口设置在所述反应腔的顶部。也就是说，本实用新型基于高温烟气将尿素溶液汽化，并通过微波和催化加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微波尿素水解装置装示意图。

图标：1-风机、2-进气口、3-尿素腔体、4-泵、5-喷头、6-反应腔、7-微波源、8-出气口和9-控制器。

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为微波尿素水解装置示意图，下面结合图1对本实用新型实施例所提供的微波尿素水解装置进行详细说明。

图1为本实用新型一实施例提供的微波尿素水解装置示意图，如图1所示，该微波尿素水解装置，包括：1、进气口2、尿素腔体3、泵4、喷头5、反应腔6、微波源7、出气口8和控制器9。

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。

具体的，进气口设置风量传感器。装置还包括浓度传感器，所述浓度传感器用于检测所述出气口的气体浓度。

本实用新型实施例中，在风机1的作用下，高温烟气从进气口2进入尿素腔3，将尿素腔3中的喷头喷出的尿素溶液进行汽化，汽化后的尿素气体通过管道从反应腔6的底部进入反应腔6。

具体的，进气口2处设置风量传感器，用于检测进气口气体单位时间内的进风量，并且风量传感器与控制器9连接，控制器9根据风量信息控制风机1的转速，从而将进风口2的风量控制在预设范围内。出气口8处设置浓度传感器，用于检测产生的氨气的浓度，该浓度传感器9还与控制器连接，控制器9根据出气口8产生的氨气的浓度，实时调节微波源7功率和风机1的转速，从而实现设备的低功耗且高效率运行。

可选的，微波源7包括多个，多个微波源7阵列式设置在反应腔6侧壁。

本实用新型实施例中，为了使反应腔6在微波源7的作用下均匀受热，在反应腔6外壁设置多个微波源7。需要说明的是，微波源7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，泵通过水管与所述喷头连接。控制器还与所述喷头连接，用于控制所述喷头的喷水量。

本实用新型实施例中，喷头5固定在反应腔6的顶部位置，在工作状态下，喷头5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。

本发明实施例中，反应腔6为金属材质，且金属为耐高温的金属材质。微波源7是指产生微波能量的装置称为微波源。这里，微波源7包括多个，多个微波源7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。

本实用新型实施例中，尿素溶液经过高温烟气的汽化之后，将汽化后的气体通过管道从反应腔6的底部入口进入与反应腔6，在微波源7和催化剂的作用下水解，产生氨气、二氧化碳和水。

在一种可实现的实施例中，反应腔6被分割为多层，每一层设置催化剂。所述反应腔的出风口均设置金属网。

本实用新型实施例中，反应腔6中被金属床层分隔为多个反应区域，多个床层上均匀的铺有催化剂，从而使得汽化后的尿素气体充分反应，达到加快反应速率的目的。

可选的，反应腔6的出入口均设置金属网，且金属网的孔径小于或等于3mm。这里，为了防止微波泄露。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露，减少了微波对人体的伤害，提高了系统的安全性。

进一步，微波尿素水解装置出气口8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微波尿素水解装置，包括：风机1、进气口2、尿素腔3、泵4、喷头5、反应腔6、微波源7、出气口8和控制器9；其中，所述进气口8的一端与所述风机1连接；所述风机1还与所述尿素腔3连接；所述尿素腔3与所述反应腔6连接；所述反应腔6的外部设置微波源7；所述泵4通过连接的所述喷头5将尿素溶液喷入所述尿素腔3；所述控制器9与所述微波源7连接；所述出气口8设置在所述反应腔6的顶部。也就是说，本实用新型基于高温烟气将尿素溶液汽化，并通过微波和催化加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

1.一种微波尿素水解装置，其特征在于，包括：进气口、风机、尿素腔、泵、喷头、反应腔、微波源、出气口和控制器；

2.根据权利要求1所述的微波尿素水解装置，其特征在于，所述微波源包括多个，多个微波源阵列式设置在所述反应腔侧壁。

3.根据权利要求1所述的微波尿素水解装置，其特征在于，所述反应腔被分割为多层，每一层设置催化剂。

4.根据权利要求3所述的微波尿素水解装置，其特征在于，所述反应腔的出风口均设置金属网。

5.根据权利要求1所述的微波尿素水解装置，其特征在于，所述进气口设置风量传感器。

6.根据权利要求1所述的微波尿素水解装置，其特征在于，所述装置还包括浓度传感器，所述浓度传感器用于检测所述出气口的气体浓度。

7.根据权利要求1所述的微波尿素水解装置，其特征在于，所述泵通过水管与所述喷头连接。

8.根据权利要求1所述的微波尿素水解装置，其特征在于，所述控制器还与所述喷头连接，用于控制所述喷头的喷水量。