[發明專利]一種尿素熱解反應器上引導氣流的裝置

有效

• 申請號: 201310047260.X
• 申請日: 2013-02-06
• 公開（公告）號: CN103159231A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 彭代軍;周燁;宋紅兵
• 申請（專利權）人: 中國大唐集團環境技術有限公司;中國大唐集團科技工程有限公司
• 主分類號: C01C1/02
• 分類號: C01C1/02
• 代理公司: 北京元中知識產權代理有限責任公司 11223
• 代理人: 王明霞

技術領域

本發明涉及尿素熱解反應領域，尤其是一種尿素熱解反應器上引導氣流的裝置。

背景技術

氮氧化物(NOx)是主要的大氣污染物之一，隨著嚴格的環保標準的實施，煙氣脫硝系統成為火電廠必不可少的設備之一，選擇性催化還原反應（Selective?CatalystReduction，簡稱SCR）以其脫硝效率高的優點成為了電廠脫硝項目的技術首選，得到了越來越廣泛的應用。SCR技術中還原劑NH3的來源有3種：液氨、氨水和尿素，選擇尿素作為還原劑，具有安全性高、來源廣泛、易于運輸和儲存等特點，在環保領域得到了廣泛的應用。

尿素的分解主要在熱解反應器中進行，熱解反應器是一個內部全空的容器，熱空氣從入口段進入，尿素經過一個提供完全分配的噴射器注入到熱空氣中反應，熱解反應器，由入口段、放大段、本體、收縮段、出口等部分組成。為了增加尿素分解的反應停留時間，必須要降低熱風在熱解反應器內的流速，因此在本體上部設置有放大段，用于放大本體直徑，從而達到降低熱空氣流速的目的。在傳統熱解反應器設計中，采用放大本體直徑這一單一方法來達到熱解反應停留時間的要求，具有一定的局限性，或者入口設置為文丘里結構，需要較長的穩定段，包括入口減縮、喉部、出口漸擴，長度要求較高，由于受現場的空間限制，這種方法對于大型反應器在實際工程中的設計布置較難實現，而且熱解裝置的反應室由不銹鋼制成，大體積的熱解裝置制造成本較高。

氣流進入反應器時，沒有引流裝置，會造成熱解反應器內的氣流分布不均，由于尿素分解反應在很短的時間內完成，一般只有幾秒鐘的時間，對氣體流場和溫度場的要求非常高，如果氣體流場和溫度場分布不均，尿素就不能完全分解，未分解的尿素會在尾管管壁上結晶沉積，尿素結晶現象的增多會造成檢修次數的增加，嚴重的還會對尿素熱解系統的運行造成影響。

專利文獻CN101574616A中公開了一種碳酸氫銨制氨氣的的熱解爐，所述熱解爐體下部分布了四根熱空氣引入管，所述四根熱空氣引入管的偏斜布置使得熱空氣進入熱解爐后具有一定的旋轉強度，使爐內流場充滿度好，熱解爐內溫度分布均勻。然而由于所用的碳酸氫銨為固體顆粒，為了使所述固體顆粒分解需要激烈的撞擊運動，所以所述熱解爐中的熱空氣需要設計成旋轉流動的，并且將熱空氣入口設在熱解爐下部，下部的旋轉氣流保證固體顆粒不落地，而尿素制氨所用的尿素為溶液，需要的是自上而下具有穩定流動速度的熱空氣，因此上述碳酸氫銨的熱解裝置不適用于尿素的熱解。

專利文獻CN201907975U公開的用于尿素制氨的熱解裝置，包括氣體入口、內部設有噴槍的反應室以及氣體出口，所述氣體入口設置于所述反應室上部，所述氣體出口設置于所述反應室下部，還包括設置于所述反應室內部且所述噴槍上部的篩板型氣流分配裝置，在反應室內部且在噴槍上部設置了設有多個開孔的篩板型氣流分配裝置，使得進入熱解裝置的熱氣流在擴散過程中，更快地取得了均勻向下流動的熱氣流流場，提高了噴槍的相對布置位置，使得熱解裝置有更短的長度要求，有效降低了熱解裝置的高度，但是，氣流必須通過帶有很多細孔的孔板進入，阻力很大，會造成壓力損失。

鑒于此提出本發明。

發明內容

本發明的目的為克服現有技術的不足，提供一種尿素熱解反應器上引導氣流的裝置，在中心部位設置有旋流裝置，使氣流入反應器后形成旋流以延長停留時間；旋流裝置的周圍則為環形開放區域，該環形區域引導進入的氣體在反應器內壁處形成直流高速區，防止液滴結晶粘壁。

為了實現該目的，本發明采用如下技術方案：

一種尿素熱解反應器上引導氣流的裝置，所述尿素熱解反應器包括反應器入口、反應器本體和反應器出口，所述反應器本體上設置提供尿素溶液的噴槍，所述在反應器入口和/或反應器本體內設置有引導氣流的裝置，所述引導氣流的裝置至少包括一引導氣體形成旋流的旋流裝置，該裝置距反應器內壁有一定距離，形成一環狀開放區域。

所述的旋流裝置包括一柱體和柱體側面上至少兩個螺旋結構的渦流曲面葉片，所述渦流曲面葉片的螺旋中心線沿柱體軸線方向設置。

所述的柱體兩端封閉，多個渦流曲面葉片在柱體側面沿同一方向旋轉且均勻分布，所述的渦流曲面葉片為至少包含0.5個螺距的螺旋結構。

所述的多個渦流曲面葉片形狀相同，渦流曲面葉片由柱體頂部至柱體底部設置在柱體側面上。

所述的渦流曲面葉片的個數為4到10個，優選6個。

所述的渦流曲面葉片最外端設置與柱體側面同軸的圓柱面，所述柱體的直徑與所述圓柱面的直徑的比值小于1:2。