低設(shè)計及運行風(fēng)險和尿素結(jié)晶風(fēng)險的大型尿素?zé)峤夥磻?yīng)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于煙氣凈化脫硝裝置領(lǐng)域，尤其涉及尿素水溶液耗量達到500kg/h以上的大型尿素?zé)峤夥磻?yīng)器。
【背景技術(shù)】
[0002]我國氮氧化物排放量巨大，己成為僅次于二氧化硫的大氣污染物，酸雨問題、空氣質(zhì)量問題、大氣層臭氧破壞越來越突出。目前中國已繼歐洲和北美之后成為世界第三大酸雨區(qū)，從而給我國經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展造成嚴(yán)重的環(huán)境壓力。常用的煙氣脫硝技術(shù)主要有:選擇性催化還原法(SCR)、選擇性非催化還原法(SNCR)兩種。隨著氮氧化物排放標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格化，很多現(xiàn)有的設(shè)備工藝已經(jīng)不能達到國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。選擇性催化還原法(SCR)由于其工藝簡單，脫硝效率高。廣泛用于電廠等燃煤鍋爐上。
[0003]SCR技術(shù)需采用氨水或者液氨作為還原劑，但氨水或者液氨具有強腐蝕性且運輸與儲存地域等因素的限制，存在安全隱患，因此，在工業(yè)生產(chǎn)中希望能找到一種安全的還原劑來替代氨水或液氨。尿素(Urea)是綠色肥料，作為無危險可以是制氨原料又具有與液氨相同的脫硝性能，完全沒有危險和法規(guī)限制，可以方便的被運輸、儲存和使用，因此尿素?zé)峤庵瓢奔夹g(shù)逐漸受到青睞，將為許多用戶提供選擇。
[0004]尿素?zé)峤庋b置承擔(dān)的任務(wù)為尿素水溶液蒸發(fā)并熱解反應(yīng)生成氨氣的過程，對于大多數(shù)現(xiàn)有的大型尿素?zé)峤庋b置及系統(tǒng)(特指示尿素水溶液耗量達到500kg/h以上)，存在著兩方面的問題:
[0005]1)設(shè)計及運行風(fēng)險大:
[0006]因尿素?zé)峤庋b置過大，所需噴槍數(shù)量過多，而噴槍過多造成設(shè)計及運行風(fēng)險大大增加。
[0007]2)尿素結(jié)晶風(fēng)險大:
[0008]因為個別的噴槍霧化不良都易造成尿素顆粒沉積在熱解爐壁面及熱解爐出口，造成壁面及熱解爐出口結(jié)晶物多，從而導(dǎo)致系統(tǒng)堵塞或不正常運行，而現(xiàn)有技術(shù)的大型尿素?zé)峤庋b置噴槍數(shù)量眾多，大大增加了這個風(fēng)險，同時，反應(yīng)器內(nèi)部流場不合理進一步極易造成流場出現(xiàn)如圖1所示，回流區(qū)Η出現(xiàn)在兩側(cè)，從而使得尿素顆粒被卷吸至壁面，造成尿素顆粒壁面結(jié)晶的風(fēng)險加大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于:提出一種具有低設(shè)計及運行風(fēng)險和低尿素結(jié)晶風(fēng)險特點的，用于尿素水溶液耗量達到500kg/h以上的大型尿素?zé)峤夥磻?yīng)器。
[0010]本發(fā)明目的通過下述技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0011]—種低設(shè)計及運行風(fēng)險和尿素結(jié)晶風(fēng)險的大型尿素?zé)峤夥磻?yīng)器，包括反應(yīng)器本體，反應(yīng)器本體從煙氣進口向下到出口方向依次包括內(nèi)徑依次增大的第一段錐段、第一段直段、第二段錐段和直段主反應(yīng)區(qū)，直段主反應(yīng)區(qū)具有內(nèi)徑d;在第一錐段布置有整流器，整流器為一開口朝下的圓臺形的罩體，由具有中心孔的上底面和側(cè)面構(gòu)成，且側(cè)面與第一錐段內(nèi)壁間留有間隙，上底面中心孔圓心與第一錐段軸線重合，中心孔半徑為0.1-0.3d，上底面的環(huán)形面寬度E為0.05d-0.3d，圓臺高度為3-5E ;在第二段錐段布置有能夠獨立運行的第一噴槍組，布置位置距離第一段直段和第二段錐段接口處0.ld-0.3d，第一噴槍組僅有一根尿素溶液噴槍，噴槍噴頭豎直向下噴射，霧化角度范圍為90-120度，同時顆粒平均粒徑不超過50微米，最大粒徑不超過100微米。
[0012]現(xiàn)有技術(shù)中，對于大型尿素?zé)峤夥磻?yīng)器都是直接在主反應(yīng)區(qū)布置眾多尿素溶液噴槍，存在設(shè)計及運行風(fēng)險大和尿素結(jié)晶風(fēng)險大的問題，參見圖1。而本專利采用特殊設(shè)計的反應(yīng)器本體結(jié)構(gòu)，配合特殊設(shè)計的整流器，以及特殊布置的第一噴槍組，由此實現(xiàn)僅需一根噴槍就能滿足鍋爐的正常負荷需求(第一噴槍組的尿素溶液噴槍流量可滿足30% -100%鍋爐負荷的尿素需要量調(diào)節(jié)范圍)，設(shè)計及運行風(fēng)險大大降低，同時尿素結(jié)晶風(fēng)險也大大降低，參見圖3，回流區(qū)Η在中間。
[0013]作為選擇，在直段主反應(yīng)區(qū)上部還布置有能夠獨立運行的第二噴槍組，第二噴槍組具有沿直段主反應(yīng)區(qū)周向均勻布置的若干根尿素溶液噴槍，其噴槍的插入深度為0.3-0.7d，噴槍噴頭噴射方向與直段主反應(yīng)區(qū)徑向方向垂直，且與豎直向下方向呈2-20度夾角，霧化角度范圍為60-90度，同時顆粒平均粒徑不超過50微米，最大粒徑不超過100微米。
[0014]上述方案中，在第一噴槍組正常運行時，可以與第二噴槍組同時運行，而當(dāng)?shù)谝粐姌尳M因為故障或檢修維護等原因停運時，也可以通過第二噴槍組保障尿素?zé)峤夥磻?yīng)的正常運行，整體更為靈活方便，進一步降低了設(shè)計及運行風(fēng)險。而特殊配置的第二噴槍組及其特殊的噴射形式，又避免了現(xiàn)有技術(shù)多根噴槍存在的尿素結(jié)晶風(fēng)險大的問題，參見圖8。
[0015]作為進一步選擇，第二噴槍組的尿素溶液噴槍布置2-6根。
[0016]上述方案中，本專利的第二噴槍組相對現(xiàn)有技術(shù)可采用更少的噴槍數(shù)量。
[0017]作為選擇，圓臺形整流器的上底面與第一段錐段與第一段直段的連接處平齊。
[0018]作為選擇，圓臺形整流器的側(cè)面與第一段錐段內(nèi)壁平行。
[0019]前述本發(fā)明主方案及其各進一步選擇方案可以自由組合以形成多個方案，均為本發(fā)明可采用并要求保護的方案:如本發(fā)明，各選擇即可和其他選擇任意組合，本領(lǐng)域技術(shù)人員在了解本發(fā)明方案后根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)和公知常識可明了有多種組合，均為本發(fā)明所要保護的技術(shù)方案，在此不做窮舉。
[0020]本發(fā)明的有益效果:解決尿素水溶液耗量達到500kg/h以上的大型尿素?zé)峤夥磻?yīng)器所存在的設(shè)計及運行風(fēng)險大和尿素結(jié)晶風(fēng)險大的問題。
【附圖說明】
[0021]圖1是現(xiàn)有熱解爐存在較大尿素結(jié)晶風(fēng)險的煙氣回流區(qū)示意圖；
[0022]圖2是本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3是本發(fā)明實施例具有低尿素結(jié)晶風(fēng)險的煙氣回流區(qū)示意圖；
[0024]圖4是本發(fā)明實施例的整流器的立面布置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖5是圖4的平面布置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖6是本發(fā)明實施例的第二噴槍組的平面布置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖7是本發(fā)明實施例的第二噴槍組的傾斜角度示意圖；
[0028]圖8是本發(fā)明實施例的第二噴槍組具有低尿素結(jié)晶風(fēng)險的流場示意圖；
[0029]其中1、第一段錐段；2、第一段直段；3、第二段錐段；4、直段主反應(yīng)區(qū)；5、尾部錐段；6、第一噴槍組；7、第二噴槍組;10、整流器;101、中心孔;102、上底面;103、側(cè)面。
【具體實施方式】
[0030]下列非限制性實施例用于說明本發(fā)明。
[0031]參考圖2所示，一種低設(shè)計及運行風(fēng)險和尿素結(jié)晶風(fēng)險的大型尿素?zé)峤夥磻?yīng)器，包括反應(yīng)器本體，反應(yīng)器本體從煙氣進口向下到出口方向依次具有內(nèi)徑依次增大的第一段錐段1、第一段直段2、第二段錐段3、直段主反應(yīng)區(qū)4和尾部錐段5，直