CN213976990U

CN213976990U - 一种微波尿素水解制氨装置

Info

Publication number: CN213976990U
Application number: CN202022567393.8U
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: 2020-11-09
Filing date: 2020-11-09
Publication date: 2021-08-17
Anticipated expiration: 2030-11-09

Abstract

本实用新型提供一种微波尿素水解制氨装置，涉及尿素分解技术领域，包括：反应腔、进风口、微波源、风机、泵、水箱、喷头、催化剂板和出气口；其中，尿素溶液和所述泵放置在所述水箱内；所述水箱与所述反应腔的底部连通；所述反应腔的一侧底部设置所述进风口；所述风机设置在所述进风口位置处；所述喷头设置在所述反应腔内；所述微波源设置在所反应腔的侧壁；所述催化剂板固定设置在所述反应腔内；所述出气口设置在所述反应腔的顶部。本实用新型基于微波和催化剂对尿素进行水解，加快了尿素水解制氨气的效率，降低了尿素分解过程中所需的能耗，节能环保。

Description

一种微波尿素水解制氨装置

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制氨装置。

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制氨装置，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制氨装置，包括：反应腔、水箱、泵、喷头、进风口、风机、微波源、催化剂板和出气口；

其中，尿素溶液和所述泵放置在所述水箱内；所述水箱与所述反应腔的底部连通；所述反应腔的一侧底部设置所述进风口；所述风机设置在所述进风口位置处；所述喷头设置在所述反应腔内；所述微波源设置在所反应腔的侧壁；所述催化剂板固定设置在所述反应腔内；所述出气口设置在所述反应腔的顶部。

可选的，所述反应腔为耐腐蚀材料。

可选的，所述装置还包括固定架，所述喷头与所述固定架活动连接。

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的侧壁。

可选的，所述水箱与所述反应腔连接处设置金属网。

可选的，所述金属网孔径小于或等于3mm。

可选的，所述装置还包括控制器，所述控制器与所述微波源连接。

本实用新型的有益效果是：一种微波尿素水解制氨装置，包括：反应腔、进风口、微波源、风机、泵、水箱、喷头、催化剂板和出气口；其中，尿素溶液和所述泵放置在所述水箱内；所述水箱与所述反应腔的底部连通；所述反应腔的一侧底部设置所述进风口；所述风机设置在所述进风口位置处；所述喷头设置在所述反应腔内；所述微波源设置在所反应腔的侧壁；所述催化剂板固定设置在所述反应腔内；所述出气口设置在所述反应腔的顶部。也就是说，本实用新型基于微波和催化剂对尿素进行水解，实现了在对尿素高效制氨气的过程，降低了尿素分解过程中所需的能耗，节能环保。

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-反应腔、2-水箱、3-泵、4-喷头、5-进风口、6-风机、7-微波源、8-催化板和9-出气口。

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：反应腔1、水箱 2、泵3、喷头4、进风口5、风机6、微波源7、催化剂板8和出气口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。

可选的，所述反应腔1为耐腐蚀材料。

本实用新型实施例中，反应腔1为耐腐蚀的材料，尿素溶液在湿润的情况下能少部分水解产生氨，具有一定的腐蚀性。示例性的，反应腔1可选用酚醛塑料、环氧树脂及聚酯树脂，或者反应腔1可选用钢中加入可以形成保护膜的铬、镍、铝、钛；改变电极电位的铜以及改善晶间腐蚀的钛、铌等，可以提高耐腐蚀性。

本实用新型实施例中，固定支架设置在反应腔1中，固定支架在转轴的作用下，实现360度旋转，固定架上连接喷头4，其中，喷头4可以多方向喷洒尿素溶液。具体的，水箱中盛放的尿素溶液通过控制管连接到喷头4，固定架上安装多个喷头，向反应腔1中喷洒尿素溶液。

可选的，所述微波源7包括多个，所述多个微波源阵列式设置在所述反应腔1的侧壁。

本实用新型实施例中，微波源包括多个，多个微波源阵列式分布在反应腔的侧壁。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。

可选的，所述水箱与所述反应腔连接处设置金属网。所述金属网孔径小于或等于3mm。

本实用新型实施例中，反应腔1与水箱连接处以及进风口位置、出气口位置处均设置金属网，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。

本实用新型实施例中，控制器用于根据出气口风量和氨气的浓度控制微波源的功率。具体的，装置还设置传感器；传感器包括温度传感器、风量传感器和浓度传感器。

本实用新型实施例中，在装置的进风口处设置温度传感器和风量传感器和浓度传感器。温度传感器用于检测进风口处热气的温度以及风量信息；浓度传感器用于检测最终生成氨气的浓度信息，同时各传感器将采集的信息上传至控制器，控制器控制个部件的工作状态。

本实用新型实施例中，反应腔1中的温度控制在380℃～ 950℃范围内，对尿素进一步水解，水解方程式为： HNCO+H2O→NH3+CO2。即，尿素水解的最终产物为二氧化碳和氨气。

本实施例公开了一种微波尿素水解制氨装置，包括：反应腔 1、水箱2、泵3、喷头4、进风口5、风机6、微波源7、催化剂板8和出气口9；其中，尿素溶液和所述泵放置在所述水箱内；所述水箱与所述反应腔的底部连通；所述反应腔的一侧底部设置所述进风口；所述风机设置在所述进风口位置处；所述喷头设置在所述反应腔内；所述微波源设置在所反应腔的侧壁；所述催化剂板固定设置在所述反应腔内；所述出气口设置在所述反应腔的顶部。也就是说，本实用新型基于微波和催化剂对尿素进行水解，实现了在对尿素高效制氨气的过程，降低了尿素分解过程中所需的能耗，节能环保。

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制氨装置，其特征在于，包括：反应腔、水箱、泵、喷头、进风口、风机、微波源、催化剂板和出气口；

其中，尿素溶液和所述泵放置在所述水箱内；所述水箱与所述反应腔的底部连通；所述反应腔的一侧底部设置所述进风口；所述风机设置在所述进风口位置处；所述喷头设置在所述反应腔内；所述微波源设置在所述反应腔的侧壁；所述催化剂板固定设置在所述反应腔内；所述出气口设置在所述反应腔的顶部。

2.根据权利要求1所述的微波尿素水解制氨装置，其特征在于，所述反应腔为耐腐蚀材料。

3.根据权利要求1所述的微波尿素水解制氨装置，其特征在于，所述装置还包括固定架，所述喷头与所述固定架活动连接。

4.根据权利要求1所述的微波尿素水解制氨装置，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的侧壁。

5.根据权利要求1所述的微波尿素水解制氨装置，其特征在于，所述水箱与所述反应腔连接处设置金属网。

6.根据权利要求5所述的微波尿素水解制氨装置，其特征在于，所述金属网孔径小于或等于3mm。

7.根据权利要求1所述的微波尿素水解制氨装置，其特征在于，所述装置还包括控制器，所述控制器与所述微波源连接。