一種尿素?zé)峤庵瓢钡牧骰卜磻?yīng)器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種尿素?zé)峤庵瓢钡牧骰卜磻?yīng)器，包括反應(yīng)器本體，反應(yīng)器本體的下部設(shè)置有用于通入空氣或者煙氣的氣體入口，反應(yīng)器本體的上部設(shè)置有反應(yīng)產(chǎn)物出口；反應(yīng)器本體的側(cè)面開設(shè)置有若干用于向反應(yīng)器本體內(nèi)通入尿素溶液的溶液入口；反應(yīng)器本體的外側(cè)自上而下有若干組加熱電阻絲包裹，且每組加熱電阻絲分別連接有相應(yīng)的控溫裝置。本發(fā)明在反應(yīng)器本體的側(cè)面開設(shè)用于通入尿素溶液的溶液入口，同時在反應(yīng)器本體外側(cè)安裝用于給反應(yīng)器加熱的加熱電阻絲，可以使尿素在反應(yīng)器內(nèi)熱解轉(zhuǎn)化，因此本發(fā)明成本低，控制簡單，不會產(chǎn)生二次污染。
【專利說明】一種尿素?zé)峤庵瓢钡牧骰卜磻?yīng)器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于煙氣脫硝領(lǐng)域，涉及將尿素溶液熱解從而產(chǎn)生脫硝還原劑---氨氣的反應(yīng)器，具體涉及一種尿素?zé)峤庵瓢钡牧骰卜磻?yīng)器。
【背景技術(shù)】
[0002]我國以燃煤為主的發(fā)電模式導(dǎo)致了大量氮氧化物(NOx)的產(chǎn)生，目前電廠中脫硝的主要手段為選擇性催化還原法(SCR)和選擇性非催化還原法(SNCR)。在脫硝過程中，廣泛使用的還原劑氨氣(NH3)主要來源于液氨、氨水和尿素。其中，液氨和氨水屬于危險化學(xué)品，一旦泄漏可能導(dǎo)致燃燒和爆炸等危險發(fā)生，因此在運輸、儲存方面都有嚴格的規(guī)定和要求，使用方便性受到限制。相比于液氨和氨水，尿素具有無毒無害、易于運輸和儲存的優(yōu)點。
[0003]對于通過尿素制取氨氣的方法主要有熱解法和水解法兩種。其中水解法需在高溫高壓下操作，且成本較高、用水量大、響應(yīng)時間長，不適宜在電廠鍋爐中廣泛應(yīng)用。熱解法通常將預(yù)熱的空氣或熱煙氣或天然氣或柴油送入熱解室，同時將一定濃度(40%~50%)的尿素溶液噴入熱解室，從而發(fā)生氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生氨氣。在無催化劑的反應(yīng)條件下，尿素?zé)峤馔耆枰^高溫度(800°C~1000°C)，由此會造成巨大的成本損耗，不利于節(jié)能減排目標的實現(xiàn)。而通常情況下，在金屬氧化物的催化作用下，尿素完全熱解的溫度會降低到200°C左右，大幅降低了熱解所需能源消耗。目前國內(nèi)普遍采用的熱解反應(yīng)器卻沒有考慮到催化劑的利用和回收問題，更無法實現(xiàn)催化劑與尿素的良好混合，不利于尿素?zé)峤夥磻?yīng)的順利進行和有效利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、反應(yīng)產(chǎn)率高、控溫精確可靠的尿素?zé)峤庵瓢钡牧骰卜磻?yīng)器，該反應(yīng)器能夠?qū)⒛蛩厝芤簾峤鈴亩a(chǎn)生脫硝還原劑一氨氣，成本低，控制簡單，不會產(chǎn)生二次污染。
[0005]為了達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
[0006]包括反應(yīng)器本體，反應(yīng)器本體的下部設(shè)置有用于通入空氣或者煙氣的氣體入口，反應(yīng)器本體的上部設(shè)置有反應(yīng)產(chǎn)物出口，且氣體入口與反應(yīng)產(chǎn)物出口相連通，形成反應(yīng)空腔；反應(yīng)器本體的側(cè)面開設(shè)置有若干用于向反應(yīng)器本體內(nèi)通入尿素溶液的溶液入口 ；反應(yīng)器本體的外側(cè)自上而下包裹有若干組加熱電阻絲。
[0007]每組加熱電阻絲分別連接有控溫裝置。
[0008]所述的反應(yīng)器本體為由耐熱鋼制成的圓柱體。
[0009]所述的反應(yīng)器本體自上而下由三組加熱電阻絲包裹，三組加熱電阻絲均連接有控溫裝置，三組加熱電阻絲將反應(yīng)器本體分為三個反應(yīng)段。
[0010]反應(yīng)器本體通過控溫裝置控制反應(yīng)溫度在100~1000°C。
[0011]所述的溶液入口周向布置于反應(yīng)器本體的側(cè)面，并伸入反應(yīng)器本體內(nèi)，與反應(yīng)空腔相連通，溶液入口的末端安裝有用于將溶液破碎的霧化噴嘴。[0012]所述反應(yīng)器本體的側(cè)面對稱位置開設(shè)有兩個溶液入口。
[0013]所述反應(yīng)空腔為圓柱狀，反應(yīng)器本體的橫截面為圓環(huán)狀。
[0014]所述反應(yīng)空腔內(nèi)設(shè)置有用于放置催化劑的石英篩板，反應(yīng)過程中在來流氣體的作用下催化劑呈現(xiàn)流化狀態(tài)，與反應(yīng)物充分混合接觸以催化熱解反應(yīng)的發(fā)生。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0016]本發(fā)明提供了一種尿素?zé)峤庵瓢钡牧骰卜磻?yīng)器，由于在反應(yīng)器本體的側(cè)面開設(shè)用于通入尿素溶液的溶液入口，同時在反應(yīng)器本體外側(cè)安裝用于給反應(yīng)器加熱的加熱電阻絲，使得反應(yīng)器形成熱解室，能夠使尿素在反應(yīng)器內(nèi)進行熱解轉(zhuǎn)化，發(fā)生氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生氨氣，因此本發(fā)明的裝置成本低，且控制簡單，另外，由于采用尿素溶液作為原料進行反應(yīng)，因此，不會產(chǎn)生二次污染。
[0017]進一步的，本發(fā)明整個反應(yīng)器加熱段分為三組，分別由加熱電阻絲和控溫裝置組成，并且可以根據(jù)實際情況的需要進行增減，通過實行分段控溫，保證了反應(yīng)過程中溫度的準確可靠。分段加熱能夠更好的提高反應(yīng)段內(nèi)溫度的準確性，也能夠更好的適應(yīng)空氣或者煙氣等不同載體所造成的不同工況，節(jié)約加熱用電能，符合節(jié)能環(huán)保的政策要求。
[0018]進一步的，本發(fā)明通過巧妙設(shè)計霧化噴嘴的布置方式，可以強化尿素霧化液滴在反應(yīng)器內(nèi)的霧化效果，促進其在反應(yīng)器內(nèi)的熱量交換和動量交換，由此保證了在有限長度反應(yīng)段內(nèi)尿素的熱解轉(zhuǎn)化率，有效降低了熱解所需要的反應(yīng)段長度，進而減小了反應(yīng)器所需空間。
[0019]進一步的，粉末狀催化劑在來流氣體的作用下呈流化態(tài)，增強了催化劑與反應(yīng)物之間的混合接觸，有益于充分發(fā)揮催化劑在熱解過程中的催化作用，保證了在有限停留時間內(nèi)獲得理想的尿素分解率和氨氣產(chǎn)率。同時，通過實行分段控溫，保證了在整個熱解過程中空氣預(yù)熱、溶液蒸發(fā)、反應(yīng)發(fā)生等各個階段的溫控精確，有效節(jié)省了反應(yīng)所需的電力消耗。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明的主視圖；
[0021]圖2是本發(fā)明A-A方向的剖視圖。
[0022]其中，I為反應(yīng)器本體；2為氣體入口 ；3為溶液入口 ；4為反應(yīng)產(chǎn)物出口 ；5為加熱電阻絲；6為流化態(tài)催化劑；7為石英篩板；8為控溫裝置；9為霧化噴嘴。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明
[0024]參見圖1和圖2，本發(fā)明包括由耐熱鋼制成的圓柱體的反應(yīng)器本體1，反應(yīng)器本體I的下部設(shè)置有用于通入空氣或者煙氣的氣體入口 2，反應(yīng)器本體I的上部設(shè)置有反應(yīng)產(chǎn)物出口 4，且氣體入口 2與反應(yīng)產(chǎn)物出口 4相連通，形成反應(yīng)空腔；反應(yīng)器本體I的氣體入口2和反應(yīng)產(chǎn)物出口 4之間的反應(yīng)空腔為圓柱狀，反應(yīng)器本體I的橫截面為圓環(huán)狀；反應(yīng)器本體I的側(cè)面開設(shè)置有若干用于向反應(yīng)器本體I內(nèi)通入尿素溶液的溶液入口 3 ;反應(yīng)器本體I的外側(cè)自上而下包裹有若干組加熱電阻絲5。示例性的，反應(yīng)器本體I的側(cè)面沿周向均勻開設(shè)有兩個溶液入口 3，并伸入反應(yīng)空腔內(nèi)，溶液入口 3的末端安裝有用于將溶液被破碎成直徑為幾微米到幾十微米不等的小液滴的霧化噴嘴9，經(jīng)過霧化噴嘴9出來的小液滴以對沖形式噴入反應(yīng)器內(nèi)進一步破碎；反應(yīng)器本體I內(nèi)特定位置安放石英篩板7，石英篩板7上放置反應(yīng)所需粉末狀催化劑6，在反應(yīng)進行過程中，催化劑6在氣體作用下呈流化態(tài)用以催化熱解反應(yīng)；反應(yīng)器本體I自上而下由三組加熱電阻絲5包裹，三組加熱電阻絲5均連接有與其相對應(yīng)的控溫裝置8，反應(yīng)器本體I通過控溫裝置8控制反應(yīng)溫度在100~1000°C，以適應(yīng)不同反應(yīng)段控溫需求，提高控溫準確度，具體實施時，可以根據(jù)需要來增減控溫裝置和電阻絲的數(shù)量；三組加熱電阻絲5將反應(yīng)器本體I分為三個反應(yīng)段。
[0025]本發(fā)明的工作過程:[0026]首先將適量催化劑6放置于石英篩板7之上，然后設(shè)定各加熱段所需工作溫度，將電阻絲5通電加熱耐熱鋼，待溫度穩(wěn)定后從反應(yīng)器本體I下方的氣體入口 2通入空氣或者煙氣，從尿素溶液入口通入適宜濃度的尿素溶液，在反應(yīng)器中進行如下反應(yīng)，CO(NH2)2 — NH3+HNC0, HNCCHH2O — NH3+C02，從而可以生成大量的氨氣和二氧化碳?；旌蠚怏w經(jīng)由反應(yīng)器上方出口通入鍋爐煙道中，以進行脫硝反應(yīng)。
【權(quán)利要求】
1.一種尿素?zé)峤庵瓢钡牧骰卜磻?yīng)器，其特征在于:包括反應(yīng)器本體(1)，反應(yīng)器本體(1)的下部設(shè)置有用于通入空氣或者煙氣的氣體入口( 2 )，反應(yīng)器本體(1)的上部設(shè)置有反應(yīng)產(chǎn)物出口(4)，且氣體入口(2)與反應(yīng)產(chǎn)物出口(4)相連通，形成反應(yīng)空腔；反應(yīng)器本體(O的側(cè)面開設(shè)置有若干用于向反應(yīng)器本體(1)內(nèi)通入尿素溶液的溶液入口(3);反應(yīng)器本體(1)的外側(cè)自上而下包裹有若干組加熱電阻絲(5 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于煙氣脫硝的尿素?zé)峤庵瓢钡姆磻?yīng)器，其特征在于:每組加熱電阻絲(5 )分別連接有控溫裝置(8 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于煙氣脫硝的尿素?zé)峤庵瓢钡姆磻?yīng)器，其特征在于:所述的反應(yīng)器本體(1)為耐熱鋼制成的圓柱體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的尿素?zé)峤庵瓢钡牧骰卜磻?yīng)器，其特征在于:所述的反應(yīng)器本體(1)自上而下由三組加熱電阻絲(5 )包裹，三組加熱電阻絲(5 )均連接有控溫裝置(8)，三組加熱電阻絲(5)將反應(yīng)器本體(1)分為三個反應(yīng)段。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的尿素?zé)峤庵瓢钡牧骰卜磻?yīng)器，其特征在于:反應(yīng)器本體(1)通過控溫裝置(8)控制反應(yīng)溫度在100~1000°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的尿素?zé)峤庵瓢钡牧骰卜磻?yīng)器，其特征在于:所述的溶液入口(3)周向布置于反應(yīng)器本體(1)的側(cè)面，并伸入反應(yīng)器本體(1)內(nèi)，與反應(yīng)空腔相連通，溶液入口(3)的末端安裝有用于將溶液破碎的霧化噴嘴(9)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的尿素?zé)峤庵瓢钡牧骰卜磻?yīng)器，其特征在于:所述反應(yīng)器本體(1)的側(cè)面對稱位置開設(shè)有兩個溶液入口(3)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的尿素?zé)峤庵瓢钡牧骰卜磻?yīng)器，其特征在于:所述反應(yīng)空腔為圓柱狀，反應(yīng)器本體(1)的橫截面為圓環(huán)狀。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的尿素?zé)峤庵瓢钡牧骰卜磻?yīng)器，其特征在于:所述反應(yīng)空腔內(nèi)設(shè)置有用于放置催化劑(6)的石英篩板(7)，反應(yīng)過程中在來流氣體的作用下催化劑(6)呈現(xiàn)流化狀態(tài)，與反應(yīng)物充分混合接觸以催化熱解反應(yīng)的發(fā)生。
【文檔編號】C01C1/08GK103936029SQ201410161103
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月18日
【發(fā)明者】惠世恩, 王登輝, 劉長春, 尚桐, 鄒浩, 張庚, 張曉璐 申請人:西安交通大學(xué)