專利名稱：煙氣脫硝穩(wěn)流式尿素水解制氨反應器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于制氨反應器領域，特別是制取燃用化石燃料鍋爐煙氣或燃機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器。
背景技術：
2012年I月I日起正式實施的GB 13223-2011《火電廠大氣污染物排放標準》，調(diào)整了大氣污染物排放濃度限值；規(guī)定了現(xiàn)有火電鍋爐達到更加嚴格的排放濃度限值的時限；增設了燃氣鍋爐大氣污染物排放濃度限值；增設了大氣污染物特別排放限值。新標準的實施給所有有排放的企業(yè)提出更加嚴格的要求。目前控制煙氣氮氧化物排放的措施主要可分為三類。一類是低氮氧化物燃燒技術，即是采用各種技術手段，通過抑制或還原燃燒過程中生成的氮氧化物，達到降低氮氧化 物排放量的目的；第二類是燃燒室噴射脫硝技術，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，選擇性催化還原法煙氣脫除氮氧化物是凈化技術方法之一，以技術成熟可靠性高和適用性好等特點在煙氣脫硝領域被廣泛應用。選擇性催化還原法煙氣脫硝技術主要化學反應
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參與反應的還原劑氨(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)、稀釋等工藝獲得符合要求的工藝氣體，是目前應用較多的方法。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)，當空氣中氨氣濃度達到O. 5 O. 6%時，人在其中停留半小時就會中毒，當空氣中氨氣濃度達到16 25%遇明火可引起爆炸。因此，對液氨或氨水的運輸、儲存均有特殊規(guī)定，并且需嚴格按規(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，運輸、儲存只需按普通物料處理，在場內(nèi)設置尿素分解制氨裝置，則可大大簡化還原劑儲運過程的安全防護措施，降低生產(chǎn)成本。尿素水解是尿素分解的一種方法，水解制氨反應器是制氨工藝中的關鍵設備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要解決的技術問題是提供一種尿素溶液水解反應器設備，在水解反應器內(nèi)尿素溶液完成受熱、加壓、水解反應、氣體產(chǎn)物析出、氣液分離、穩(wěn)流等一系列物理化學變化過程。水解反應可連續(xù)進行。本水解反應器的結構設計有助于強化尿素水解反應器換熱效果，提高尿素水解反應速率；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。本發(fā)明的技術方案為一種煙氣脫硝穩(wěn)流式尿素水解制氨反應器，包含反應器本體，反應器本體內(nèi)設有換熱管，反應器本體上方設置導氣筒，導氣筒連接穩(wěn)流器，穩(wěn)流器上端設產(chǎn)品氣出口 ；該穩(wěn)流器內(nèi)部設有液體捕集器，該液體捕集器設于導氣筒與穩(wěn)流器連接處上方位置，設于穩(wěn)流器內(nèi)壁上；該液體捕集器為圓錐形結構，錐頂向上，開口向下。該液體捕集器為臥式罐體結構，其由筒體和封頭構成，筒體兩側設置封頭。該換熱管為波紋管的U型換熱管或波紋管的蛇形換熱管。該換熱管為分段式波紋管的蛇形換熱管，每段蛇形管換熱管均設置蒸汽進口和冷凝液出口。
穩(wěn)流器上方設置有氣相溫度計、遠傳溫度計、壓力表及變送器。反應器本體下方設置有輔助蒸汽進口。反應器本體下方設置有溢流口。本發(fā)明的有益效果為保證水解反應器內(nèi)反應溫度，提高加熱效率是水解器結構設計的關鍵技術之一。本次設計的換熱部分采用波紋型換熱管結構，波紋管不僅可強化傳熱，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，實現(xiàn)快速調(diào)節(jié)氨氣產(chǎn)量。分解反應部分上部結構設有液體捕集器，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為本發(fā)明第一實施例的裝置結構透視示意圖。圖IB為圖IA側視透視結構示意圖。圖2A為本發(fā)明第二實施例的裝置結構透視示意圖。圖2B為圖IA側視透視結構示意圖。
具體實施例方式如圖1A、B及圖2A、B所述，為本發(fā)明的兩種實施例。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換熱管。本發(fā)明一種煙氣脫硝穩(wěn)流式尿素水解制氨反應器，包含反應器本體1，反應器本體I內(nèi)設有換熱管17，反應器本體I上方設置導氣筒9，導氣筒9連接穩(wěn)流器3，穩(wěn)流器3上端設產(chǎn)品氣出口 5 ;該穩(wěn)流器3內(nèi)部設有液體捕集器8，該液體捕集器8設于導氣筒9與穩(wěn)流器3連接處上方位置，設于穩(wěn)流器3內(nèi)壁上；該液體捕集器8為圓錐形結構，錐頂81向上，開口 82向下。該液體捕集器3為臥式罐體結構，其由筒體31和封頭32構成，筒體兩側設置封頭。該換熱管17可以為波紋管的U型換熱管或波紋管的蛇形換熱管。上述波紋管的U型換熱管或波紋管的蛇形換熱管是現(xiàn)有技術，但是沒有應用在治氨反應器中應用，通常直管部分為波紋管。這種波紋型換熱管結構，不僅可以強化傳熱，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換熱管，每段蛇形管換熱管均設置蒸汽進口19和冷凝液出口 18，如圖2實施例，其具有兩個蒸汽進口 19和冷凝液出口 18。即將蛇形換熱管分成幾段，每段均設置有蒸汽進口 19和冷凝液出口 18，可以防止由于換熱管長度太長導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器主要由反應器本體I、氣相溫度計2、穩(wěn)流器3、遠傳溫度計4、產(chǎn)品氣出口 5、壓力表6、壓力變送器7、液體捕集器8、導氣筒9、遠傳液位計10、溢流口 11、排污口 12、尿素溶液進口13、液相溫度計14、溶液出口 15、輔助蒸汽進口 16、換熱管17、冷凝液出口 18、蒸汽進口 19、鞍座20構成。具有一定溫度的尿素溶液通過尿素溶液進口 13進入尿素水解反應器本體I的反應區(qū)域。尿素溶液在此區(qū)域被來自蒸汽側的熱量進一步加熱到水解反應溫度，尿素溶液水 解成氣體溢出液相。加熱介質(zhì)蒸汽通過蒸汽進口 19進入換熱管17,和尿素溶液換熱完全后變成冷凝液，進入冷凝液集箱，通過冷凝液出口 18排出。換熱管17為波紋管，在反應器本體I的下半部分貫穿于整個反應器，通過波紋管的強化傳熱，能夠快速加熱尿素溶液到水解反應溫度發(fā)生水解反應。水解反應后從尿素溶液中溢出的氣體經(jīng)過導氣筒9上升進入到穩(wěn)流器3，在導氣筒出口處設置液體捕集器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，依靠表面張力不斷吸收氣體中的液滴，液膜達到一定厚度依靠重力通過導氣筒9的壁面流入到反應器本體I中的液相尿素溶液中繼續(xù)進行水解反應，氣體通過液體捕集器后進入穩(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，提高尿素溶液進口 13處尿素濃度，并通過輔助蒸汽進口 16直接通入蒸汽，以快速加熱尿素溶液至水解反應溫度，通入的蒸汽冷凝后作為反應物的一部分參加水解反應。溢流口 12的設置是為了液位迅速升高充滿反應器大部分容積時，尿素溶液能夠迅速排出反應器，保證反應的穩(wěn)定進行，達到保護反應器設備的目的。本發(fā)明未涉及部分均與現(xiàn)有技術相同或可采用現(xiàn)有技術加以實現(xiàn)。
權利要求
1.一種煙氣脫硝穩(wěn)流式尿素水解制氨反應器，包含反應器本體，反應器本體內(nèi)設有換熱管，其特征在于，反應器本體上方設置導氣筒，導氣筒連接穩(wěn)流器，穩(wěn)流器上端設產(chǎn)品氣出口 ； 該穩(wěn)流器內(nèi)部設有液體捕集器，該液體捕集器設于導氣筒與穩(wěn)流器連接處上方位置，設于穩(wěn)流器內(nèi)壁上； 該液體捕集器為圓錐形結構，錐頂向上，開口向下。
2.如權利要求I所述的煙氣脫硝穩(wěn)流式尿素水解制氨反應器，其特征在于，該液體捕集器為臥式罐體結構，其由筒體和封頭構成，筒體兩側設置封頭。
3.如權利要求I所述的煙氣脫硝穩(wěn)流式尿素水解制氨反應器，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換熱管。
4.如權利要求I所述的煙氣脫硝穩(wěn)流式尿素水解制氨反應器，其特征在于，該換熱管為分段式波紋管的蛇形換熱管，每段蛇形管換熱管均設置蒸汽進口和冷凝液出口。
5.如權利要求I所述的煙氣脫硝穩(wěn)流式尿素水解制氨反應器，其特征在于，穩(wěn)流器上方設置有氣相溫度計、遠傳溫度計、壓力表及變送器。
6.如權利要求I所述的煙氣脫硝穩(wěn)流式尿素水解制氨反應器，其特征在于，反應器本體下方設置有輔助蒸汽進口。
7.如權利要求I所述的煙氣脫硝穩(wěn)流式尿素水解制氨反應器，其特征在于，反應器本體下方設置有溢流口。
全文摘要
本發(fā)明一種煙氣脫硝穩(wěn)流式尿素水解制氨反應器，包含反應器本體，反應器本體內(nèi)設有換熱管，反應器本體上方設置導氣筒，導氣筒連接穩(wěn)流器，穩(wěn)流器上端設產(chǎn)品氣出口；該穩(wěn)流器內(nèi)部設有液體捕集器，該液體捕集器設于導氣筒與穩(wěn)流器連接處上方位置，設于穩(wěn)流器內(nèi)壁上；該液體捕集器為圓錐形結構，錐頂向上，開口向下。本發(fā)明提供一種尿素溶液水解反應器設備，在水解反應器內(nèi)尿素溶液完成受熱、加壓、水解反應、氣體產(chǎn)物析出、氣液分離、穩(wěn)流等一系列物理化學變化過程。
文檔編號B01J19/00GK102631879SQ20121013904
公開日2012年8月15日 申請日期2012年5月7日 優(yōu)先權日2012年5月7日
發(fā)明者劉長才, 姜明, 孫永斌, 徐清, 李新春, 李瀟然, 衡德鋒, 趙麗瓊 申請人:中國電力工程顧問集團華北電力設計院工程有限公司