專利名稱：煙氣脫硝穩(wěn)流式尿素水解制氨反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于制氨反應(yīng)器領(lǐng)域，特別是制取燃用化石燃料鍋爐煙氣或燃機(jī)排氣脫除氮氧化物系統(tǒng)用還原劑氨氣的尿素水解制氨反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
2012年I月I日起正式實(shí)施的GB 13223-2011《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，調(diào)整了大氣污染物排放濃度限值；規(guī)定了現(xiàn)有火電鍋爐達(dá)到更加嚴(yán)格的排放濃度限值的時限；增設(shè)了燃?xì)忮仩t大氣污染物排放濃度限值；增設(shè)了大氣污染物特別排放限值。新標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施給所有有排放的企業(yè)提出更加嚴(yán)格的要求。目前控制煙氣氮氧化物排放的措施主要可分為三類。ー類是低氮氧化物燃燒技·木，即是采用各種技術(shù)手段，通過抑制或還原燃燒過程中生成的氮氧化物，達(dá)到降低氮氧化物排放量的目的；第二類是燃燒室噴射脫硝技術(shù)，在燃燒室噴射某種物質(zhì)，使其在一定的溫度條件下還原已生成的氮氧化物，以降低其排放量；第三類是煙氣凈化技術(shù)，選擇性催化還原法煙氣脫除氮氧化物是凈化技術(shù)方法之一，以技術(shù)成熟可靠性高和適用性好等特點(diǎn)在煙氣脫硝領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。選擇性催化還原法煙氣脫硝技術(shù)主要化學(xué)反應(yīng)
ANO + 4冊3 + O-,難_ > AN2 + 6Η Ο
6N02 +8NH,籠,w >7N2 +UH2O參與反應(yīng)的還原劑氨(NH3)可以有幾種獲得途徑。最直接、最簡單的方法是直接采購氨氣，但僅限于建設(shè)在生產(chǎn)合成氨的化工廠附近的發(fā)電廠有條件使用；第二種方法是采購液氨或氨水，到使用現(xiàn)場后通過蒸發(fā)、稀釋等エ藝獲得符合要求的エ藝氣體，是目前應(yīng)用較多的方法。第三種方法是采購固體尿素，通過尿素分解，制備氨氣，該方法越來越多地被用戶選擇。由于氨屬于毒性程度為中度危害的介質(zhì)，當(dāng)空氣中氨氣濃度達(dá)到O. 5 O. 6%時，人在其中停留半小時就會中毒，當(dāng)空氣中氨氣濃度達(dá)到16 25%遇明火可引起爆炸。因此，對液氨或氨水的運(yùn)輸、儲存均有特殊規(guī)定，并且需嚴(yán)格按規(guī)定執(zhí)行。若改為采用無毒、無味的普通化工原料尿素制氨方式，運(yùn)輸、儲存只需按普通物料處理，在場內(nèi)設(shè)置尿素分解制氨裝置，則可大大筒化還原劑儲運(yùn)過程的安全防護(hù)措施，降低生產(chǎn)成本。尿素水解是尿素分解的ー種方法，水解制氨反應(yīng)器是制氨エ藝中的關(guān)鍵設(shè)備。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型主要解決的技術(shù)問題是提供ー種尿素溶液水解反應(yīng)器設(shè)備，在水解反應(yīng)器內(nèi)尿素溶液完成受熱、加壓、水解反應(yīng)、氣體產(chǎn)物析出、氣液分離、穩(wěn)流等一系列物理化學(xué)變化過程。水解反應(yīng)可連續(xù)進(jìn)行。本水解反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計有助于強(qiáng)化尿素水解反應(yīng)器換熱效果，提高尿素水解反應(yīng)速率；產(chǎn)品氣中不攜帶過量的霧滴；成品氣流量可調(diào)，脫硝系統(tǒng)氨逃逸量可控。本實(shí)用新型的技術(shù)方案為一種煙氣脫硝穩(wěn)流式尿素水解制氨反應(yīng)器，包含反應(yīng)器本體，反應(yīng)器本體內(nèi)設(shè)有換熱管，反應(yīng)器本體上方設(shè)置導(dǎo)氣筒，導(dǎo)氣筒連接穩(wěn)流器，穩(wěn)流器上端設(shè)產(chǎn)品氣出ロ ；該穩(wěn)流器內(nèi)部設(shè)有液體捕集器，該液體捕集器設(shè)于導(dǎo)氣筒與穩(wěn)流器連接處上方位置，設(shè)于穩(wěn)流器內(nèi)壁上；該液體捕集器為圓錐形結(jié)構(gòu)，錐頂向上，開ロ向下。該液體捕集器為臥式罐體結(jié)構(gòu)，其由筒體和封頭構(gòu)成，筒體兩側(cè)設(shè)置封頭。該換熱管為波紋管的U型換熱管或波紋管的蛇形管。該換熱管為分段式波紋管的蛇形管，每段蛇形管均設(shè)置蒸汽進(jìn)口和冷凝液出口。穩(wěn)流器上方設(shè)置有氣相溫度計、遠(yuǎn)傳溫度計、壓カ表及變送器。 反應(yīng)器本體下方設(shè)置有輔助蒸汽進(jìn)ロ。反應(yīng)器本體下方設(shè)置有溢流ロ。本實(shí)用新型的有益效果為保證水解反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)溫度，提高加熱效率是水解器結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)之一。本次設(shè)計的換熱部分采用波紋型換熱管結(jié)構(gòu)，波紋管不僅可強(qiáng)化傳熱，提高傳熱效果，而且抗污垢性能也高于光管。在換熱部分還設(shè)計有輔助蒸汽加熱裝置，輔助蒸汽可通入尿素溶液中，直接加熱尿素溶液，滿足大流量產(chǎn)氣量要求，實(shí)現(xiàn)快速調(diào)節(jié)氨氣產(chǎn)量。分解反應(yīng)部分上部結(jié)構(gòu)設(shè)有液體捕集器，捕集分解出的氣體產(chǎn)物在移出過程中攜帶的過量尿素霧滴，防止對后續(xù)系統(tǒng)中造成結(jié)晶體堵塞SCR系統(tǒng)、影響催化劑使用壽命和氨逃逸等問題。

圖IA為本實(shí)用新型第一實(shí)施例的裝置結(jié)構(gòu)透視示意圖。圖IB為圖IA側(cè)視透視結(jié)構(gòu)示意圖。圖2A為本實(shí)用新型第二實(shí)施例的裝置結(jié)構(gòu)透視示意圖。圖2B為圖IA側(cè)視透視結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1A、B及圖2A、B所述，為本實(shí)用新型的兩種實(shí)施例。其中圖1A、B采用的是波紋管的U型換熱管，圖2A、B采用的是波紋管的蛇形管。本實(shí)用新型一種煙氣脫硝穩(wěn)流式尿素水解制氨反應(yīng)器，包含反應(yīng)器本體I，反應(yīng)器本體I內(nèi)設(shè)有換熱管17,反應(yīng)器本體I上方設(shè)置導(dǎo)氣筒9,導(dǎo)氣筒9連接穩(wěn)流器3,穩(wěn)流器3上端設(shè)產(chǎn)品氣出ロ 5 ;該穩(wěn)流器3內(nèi)部設(shè)有液體捕集器8，該液體捕集器8設(shè)于導(dǎo)氣筒9與穩(wěn)流器3連接處上方位置，設(shè)于穩(wěn)流器3內(nèi)壁上；該液體捕集器8為圓錐形結(jié)構(gòu)，錐頂81向上，開ロ 82向下。該液體捕集器3為臥式罐體結(jié)構(gòu)，其由筒體31和封頭32構(gòu)成，筒體兩側(cè)設(shè)置封頭。該換熱管17可以為波紋管的U型換熱管或波紋管的蛇形管。上述波紋管的U型換熱管或波紋管的蛇形管是現(xiàn)有技術(shù)，但是沒有應(yīng)用在治氨反應(yīng)器中應(yīng)用，通常直管部分為波紋管。這種波紋型換熱管結(jié)構(gòu)，不僅可以強(qiáng)化傳熱，提高傳熱效率，且其抗污垢性也原高于光管。該換熱管可以為分段式波紋管的蛇形管，每段蛇形管均設(shè)置蒸汽進(jìn)ロ 19和冷凝液出口 18，如圖2實(shí)施例，其具有兩個蒸汽進(jìn)ロ 19和冷凝液出口 18。即將蛇形管分成幾段，每段均設(shè)置有蒸汽進(jìn)ロ 19和冷凝液出口 18，可以防止由于換熱管長度太長導(dǎo)致冷凝液管段長度增加，影響換熱效果，另，還可以增加布管數(shù)量。具體實(shí)施例參見圖1A、B及圖2A、B所示，用于煙氣脫硝的穩(wěn)流式尿素水解制氨反應(yīng)器主要由反應(yīng)器本體I、氣相溫度計2、穩(wěn)流器3、遠(yuǎn)傳溫度計4、產(chǎn)品氣出ロ 5、壓カ表6、壓カ變送器7、液體捕集器8、導(dǎo)氣筒9、遠(yuǎn)傳液位計10、溢流ロ 11、排污ロ 12、尿素溶液進(jìn)ロ 13、液相溫度計14、溶液出口 15、輔助蒸汽進(jìn)ロ 16、換熱管17、冷凝液出口 18、蒸汽進(jìn)ロ 19、鞍座20構(gòu)成。具有一定溫度的尿素溶液通過尿素溶液進(jìn)ロ 13進(jìn)入尿素水解反應(yīng)器本體I的反應(yīng)區(qū)域。尿素溶液在此區(qū)域被來自蒸汽側(cè)的熱量進(jìn)ー步加熱到水解反應(yīng)溫度，尿素溶液水解成氣體溢出液相。加熱介質(zhì)蒸汽通過蒸汽進(jìn)ロ 19進(jìn)入換熱管17,和尿素溶液換熱完全后變成冷凝液，進(jìn)入冷凝液集箱，通過冷凝液出ロ 18排出。換熱管17為波紋管，在反應(yīng)器本體I的下半部分貫穿于整個反應(yīng)器，通過波紋管的強(qiáng)化傳熱，能夠快速加熱尿素溶液到水解反應(yīng)溫度發(fā)生水解反應(yīng)。水解反應(yīng)后從尿素溶液中溢出的氣體經(jīng)過導(dǎo)氣筒9上升進(jìn)入到穩(wěn)流器3，在導(dǎo)氣筒出口處設(shè)置液體捕集器8，氣體中的微小液滴在此處不斷積聚，在表面形成穩(wěn)定的液膜，依靠表面張カ不斷吸收氣體中的液滴，液膜達(dá)到一定厚度依靠重力通過導(dǎo)氣筒9的壁面流入到反應(yīng)器本體I中的液相尿素溶液中繼續(xù)進(jìn)行水解反應(yīng)，氣體通過液體捕集器后進(jìn)入穩(wěn)流器3，在此氣體充分均勻分布，形成穩(wěn)定的氣源，通過穩(wěn)流器3上部的產(chǎn)品氣出口 5排出。脫硝系統(tǒng)氨氣需求量增大時，提高尿素溶液進(jìn)ロ 13處尿素濃度，并通過輔助蒸汽進(jìn)ロ 16直接通入蒸汽，以快速加熱尿素溶液至水解反應(yīng)溫度，通入的蒸汽冷凝后作為反應(yīng)物的一部分參加水解反應(yīng)。溢流ロ 12的設(shè)置是為了液位迅速升高充滿反應(yīng)器大部分容積時，尿素溶液能夠迅速排出反應(yīng)器，保證反應(yīng)的穩(wěn)定進(jìn)行，達(dá)到保護(hù)反應(yīng)器設(shè)備的目的。本實(shí)用新型未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求1.一種煙氣脫硝穩(wěn)流式尿素水解制氨反應(yīng)器，包含反應(yīng)器本體，反應(yīng)器本體內(nèi)設(shè)有換熱管，其特征在于，反應(yīng)器本體上方設(shè)置導(dǎo)氣筒，導(dǎo)氣筒連接穩(wěn)流器，穩(wěn)流器上端設(shè)產(chǎn)品氣出口 ； 該穩(wěn)流器內(nèi)部設(shè)有液體捕集器，該液體捕集器設(shè)于導(dǎo)氣筒與穩(wěn)流器連接處上方位置，設(shè)于穩(wěn)流器內(nèi)壁上； 該液體捕集器為圓錐形結(jié)構(gòu)，錐頂向上，開口向下。
2.如權(quán)利要求I所述的煙氣脫硝穩(wěn)流式尿素水解制氨反應(yīng)器，其特征在于，該液體捕集器為臥式罐體結(jié)構(gòu)，其由筒體和封頭構(gòu)成，筒體兩側(cè)設(shè)置封頭。
3.如權(quán)利要求I所述的煙氣脫硝穩(wěn)流式尿素水解制氨反應(yīng)器，其特征在于，該換熱管為波紋管的U型換熱管或波紋管的蛇形管。
4.如權(quán)利要求I所述的煙氣脫硝穩(wěn)流式尿素水解制氨反應(yīng)器，其特征在于，該換熱管 為分段式波紋管的蛇形管，每段蛇形管均設(shè)置蒸汽進(jìn)口和冷凝液出口。
5.如權(quán)利要求I所述的煙氣脫硝穩(wěn)流式尿素水解制氨反應(yīng)器，其特征在于，穩(wěn)流器上方設(shè)置有氣相溫度計、遠(yuǎn)傳溫度計、壓力表及變送器。
6.如權(quán)利要求I所述的煙氣脫硝穩(wěn)流式尿素水解制氨反應(yīng)器，其特征在于，反應(yīng)器本體下方設(shè)置有輔助蒸汽進(jìn)口。
7.如權(quán)利要求I所述的煙氣脫硝穩(wěn)流式尿素水解制氨反應(yīng)器，其特征在于，反應(yīng)器本體下方設(shè)置有溢流口。
專利摘要本實(shí)用新型一種煙氣脫硝穩(wěn)流式尿素水解制氨反應(yīng)器，包含反應(yīng)器本體，反應(yīng)器本體內(nèi)設(shè)有換熱管，反應(yīng)器本體上方設(shè)置導(dǎo)氣筒，導(dǎo)氣筒連接穩(wěn)流器，穩(wěn)流器上端設(shè)產(chǎn)品氣出口；該穩(wěn)流器內(nèi)部設(shè)有液體捕集器，該液體捕集器設(shè)于導(dǎo)氣筒與穩(wěn)流器連接處上方位置，設(shè)于穩(wěn)流器內(nèi)壁上；該液體捕集器為圓錐形結(jié)構(gòu)，錐頂向上，開口向下。本實(shí)用新型提供一種尿素溶液水解反應(yīng)器設(shè)備，在水解反應(yīng)器內(nèi)尿素溶液完成受熱、加壓、水解反應(yīng)、氣體產(chǎn)物析出、氣液分離、穩(wěn)流等一系列物理化學(xué)變化過程。
文檔編號B01D53/90GK202609956SQ201220201318
公開日2012年12月19日 申請日期2012年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月7日
發(fā)明者趙麗瓊, 李新春, 徐清, 孫永斌, 劉長才, 姜明, 衡德鋒, 李瀟然 申請人:中國電力工程顧問集團(tuán)華北電力設(shè)計院工程有限公司