一种尿素水解反应器的制作方法

文档序号：12001147阅读：749来源：国知局

本实用新型涉及烟气脱硝技术领域，特别涉及一种尿素水解反应器。

背景技术：

随着国家对电站烟气排放标准的提高，烟气脱硝列入了“十二五”的发展规划。火电厂烟气脱硝技术主要有低氮燃烧、选择性非催化还原(SNCR)和选择性催化还原(SCR)。由于我国煤质复杂、烟气中NOx含量高，因此具有较高脱硝效率的SCR技术在国内得到了极大推广。

SCR烟气脱硝所使用的还原剂从根本上来说是氨气，需要在现场设置一套能够持续生产氨气的装置。从原料上来看，氨气制备系统可以分为无水液氨系统、氨水系统和尿素系统。其中使用液氨蒸发制备氨气的系统最为常用，原因是其投资最便宜，运输、使用成本也最低，但液氨系统存在重大的安全隐患，特别是它的运输和存储过程，液氨泄漏带来的危害非常大，安全事故屡见不鲜；氨水系统的投资、运行以及运输成本都很高，比液氨安全一些，但仍有一定的安全隐患。

目前，电厂烟气脱硝系统采用的尿素水解反应器一般采用U型盘管蒸汽间接加热尿素溶液的方式，尿素溶液受热分解产生氨气和二氧化碳，最后从反应器上部排出进入SCR脱硝系统。目前的水解器在实际运行中，水解器内反应完的贫尿素溶液直接排出，而排出的贫尿素溶液由于在反应中受热温度较高，因此现有的尿素水解器能量损耗较大，贫尿素的余热没有回收利用。

因此，为解决以上问题，需要一种尿素水解反应器，能够利用反应完排出的贫尿素溶液对进入反应器的富尿素溶液进行预热，节约热能损耗，缩短反应器响应时间。

并且，现有的除雾技术和安全检测系统不够完善，除雾通常采用在水解反应器出口设置丝网除雾器，一方面由于气相中小液滴含量大，受丝网除雾器自身除雾能力的限制，除雾效果并不理想，除雾效果无法提高。另一方面目前的丝网除雾器采取内置式固定结构，发生堵塞后不易检修和更换。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型提供一种尿素水解反应器，不仅使尿素水解反应器在加热尿素溶液的过程中能对尿素溶液起到扰动、搅拌作用，且无需向尿素溶液中补充除盐水；而且，增强了除雾效果，提高了工作的效率，使反应过程中更精确可靠，响应迅速，可实时控制。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种尿素水解反应器，包括反应器壳体、余热回收装置、检测装置和除雾装置，所述反应器壳体外设置有伸入其内部的蒸汽喷射管道，所述反应器壳体外部的蒸汽喷射管道上设置有蒸汽进口，所述反应器壳体内部的蒸汽喷射管道的管段侧壁上设置有蒸汽喷嘴,所述反应器壳体内固定设置有液位挡板，且所述液位挡板将反应器壳体内分隔为反应区和溢流区,所述反应区的底部设置有尿素溶液进口,所述溢流区的底部设置有贫尿素溶液出口，所述反应器壳体的顶部设置有出口；所述的余热回收装置包括进料管、出料管和换热器，所述出料管连接所述的尿素溶液进口，所述进料管连接所述的贫尿素溶液出口，所述换热器分别连接所述进料管和出料管；所述的检测装置包括尿素溶液密度计和尿素溶液温度计，所述的尿素溶液密度计和所述的尿素溶液温度计依次排列设置在所述反应器壳体的外表面；所述的除雾装置包括筒体、丝网除雾段和旋风除雾段，所述筒体的下端伸入所述反应器壳体的出口，所述筒体的上端形成气相出口，并与所述反应器壳体的出口固定，所述丝网除雾段的出气端与所述的气相出口连通，所述丝网除雾段的进气端连接所述旋风除雾段的排气端，所述筒体的侧壁上对称设置有所述旋风除雾段的进气口，所述旋风除雾段的下端设置有排液口，所述排液口伸入所述反应区的液面下。

通过采用这种方案：水解后排出的具有较高温度的贫尿素溶液通过余热回收装置将贫尿素溶液携带的热能传递给将要进入反应器壳体内的尿素溶液，尿素溶液在进入反应器前将收到反应完成的贫尿素溶液的余热，因此，提高了加热效率，降低了反应器响应时间，同时又能节约能量损耗；对反应区溶液密度和温度进行检测，能实时监控整个反应器的反应情况；采用两级串联装置进行除雾，通过旋风除雾段出口气流以旋转流动的方式进入丝网除雾段，从而增加了气流在丝网除雾段内的运动轨迹长度，提高了丝网除雾段的除雾效果，进而获得更好的综合除雾效果，除雾能力更强，经过除雾器后的气体带液量降低50％以上；同时通过将原来的内置式固定丝网除雾器结构，改为两级串联一体式插入结构，方便了检修和维护。

优选的是，上述的一种尿素水解反应器中，所述反应器壳体靠近溢流区一侧设有人孔。

通过采用这种方案：方便工作人员对反应器进行观测和检修。

优选的是，上述的一种尿素水解反应器中，所述的检测装置还包括气流量检测器和气流量控制器，所述的气流量检测器设置在所述反应器壳体的出口管路上，所述气流量检测器的输入端连接所述气流量控制器的控制端，所述气流量控制器的反馈端连接所述气流量检测器的输出端。

通过采用这种方案：对排出的气体进行流量检测，并进行控制，从而通过控制器最终响应需氨量负荷。

优选的是，上述的一种尿素水解反应器中，所述的丝网除雾段和旋风除雾段之间的筒体内壁上对称设置有环形隔板。

通过采用这种方案：通过设置环形隔板增加了旋风分离区域涡核的旋流强度，增强了对大水滴的分离效果，同时能够对丝网除雾段和旋风除雾段实现相对的空间隔离，提高分离效果。

优选的是，上述的一种尿素水解反应器中，所述丝网除雾段的下端面呈倒锥面结构。

通过采用这种方案：一方面，增大了丝网除雾器与含雾气流的初始接触面积，提高丝网除雾段除污能力；另一方面，被丝网除雾器收集的液体易富集于锥体段下部并及时排除，更好的提高丝网除雾段除污能力。

更优选的是，上述的一种尿素水解反应器中，所述丝网除雾段的下方中央设置有延伸至所述排液口的稳涡杆。

通过采用这种方案：能够稳定旋转气流的涡核，减小涡核末端旋进效应，提高旋风除雾段的分离效率；且稳涡杆能够将富集于丝网除雾器锥体段下部的收集液导流至除雾器底部排出，又提高丝网除雾段的分离效率。

更优选的是，上述的一种尿素水解反应器中，所述的排液口内设置有呈螺旋排布的导流叶片，所述导流叶片的螺旋方向与所述旋风除雾段中气流旋向相同。

通过采用这种方案：通过导流叶片引导后流入水解反应器内的尿素溶液，能够减少收集液对水解反应器内溶液的扰动，减少飞溅，降低了气流中的含液量。

更优选的是，上述的一种尿素水解反应器中，所述筒体的上端通过设置的出口法兰与所述反应器壳体的出口挂接固定。

通过采用这种方案：提高了除雾装置检修和更换的效率。

本实用新型具有的有益效果：

1、采用余热回收装置，提高了加热效率，降低了反应器响应时间，同时又能节约能量损耗。

2、在反应器壳体靠近溢流区一侧设置人孔，方便工作人员对水解反应器进行观测和检修。

3、采用检测装置，对排出的气体进行流量检测，并进行控制，从而通过控制器最终响应需氨量负荷。

4、通过设置环形隔板增加了旋风分离区域涡核的旋流强度，增强了对大水滴的分离效果，同时能够对丝网除雾段和旋风除雾段实现相对的空间隔离，提高分离效果。

5、丝网除雾段的下端面呈倒锥面结构，一方面，增大了丝网除雾器与含雾气流的初始接触面积，提高丝网除雾段除污能力；另一方面，被丝网除雾器收集的液体易富集于锥体段下部并及时排除，更好的提高丝网除雾段除污能力。

6、采用稳涡杆，能够稳定旋转气流的涡核，减小涡核末端旋进效应，提高旋风除雾段的分离效率；且稳涡杆能够将富集于丝网除雾器锥体段下部的收集液导流至除雾器底部排出，又提高丝网除雾段的分离效率。

7、通过导流叶片引导后流入水解反应器内的尿素溶液，能够减少收集液对水解反应器内溶液的扰动，减少飞溅，降低了气流中的含液量。

8、筒体的上端通过设置的出口法兰与反应器壳体的出口挂接固定，方便拆卸，提高了除雾装置检修和更换的效率。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为除雾装置的结构示意图；

图3为排液口处的竖向剖视图。

附图标记：1、反应器壳体；2、余热回收装置；3、检测装置；4、除雾装置；11、蒸汽喷射管道；111、蒸汽进口；112、蒸汽喷嘴；12、液位挡板；13、反应区；131、尿素溶液进口；14、溢流区；141、贫尿素溶液出口；15、出口；16、人孔；21、进料管；22、出料管；23、换热器；31、尿素溶液密度计；32、尿素溶液温度计；33、气流量检测器；34、气流量控制器；41、筒体；411、气相出口；412、环形隔板；413、出口法兰；42、丝网除雾段；421、出气端；422、进气端；43、旋风除雾段；431、排气端；432、进气口；433、排液口；4331、导流叶片；44、稳涡杆。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，所述是对本实用新型的解释而不是限定。

实施例一

一种尿素水解反应器，包括反应器壳体1、余热回收装置2、检测装置3和除雾装置4，所述反应器壳体1外设置有伸入其内部的蒸汽喷射管道11，所述反应器壳体1外部的蒸汽喷射管道11上设置有蒸汽进口111，所述反应器壳体1内部的蒸汽喷射管道11的管段侧壁上设置有蒸汽喷嘴112,所述反应器壳体1内固定设置有液位挡板12，且所述液位挡板12将反应器壳体1内分隔为反应区13和溢流区14,所述反应区13的底部设置有尿素溶液进口131,所述溢流区14的底部设置有贫尿素溶液出口141，所述反应器壳体1的顶部设置有出口15；

所述的余热回收装置2包括进料管21、出料管22和换热器23，所述出料管22连接所述的尿素溶液进口131，所述进料管21连接所述的贫尿素溶液出口141，所述换热器23分别连接所述进料管21和出料管22；

所述的检测装置3包括尿素溶液密度计31和尿素溶液温度计32，所述的尿素溶液密度计31和所述的尿素溶液温度计32依次排列设置在所述反应器壳体1的外表面；

所述的除雾装置4包括筒体41、丝网除雾段42和旋风除雾段43，所述筒体41的下端伸入所述反应器壳体1的出口15，所述筒体41的上端形成气相出口411，并与所述反应器壳体1的出口15固定，所述丝网除雾段42的出气端421与所述的气相出口411连通，所述丝网除雾段42的进气端422连接所述旋风除雾段43的排气端431，所述筒体41的侧壁上对称设置有所述旋风除雾段43的进气口432，所述旋风除雾段43的下端设置有排液口433，所述排液口433伸入所述反应区13的液面下。

实施例二

所述反应器壳体1靠近溢流区14一侧设有人孔16。

实施例三

所述反应器壳体1靠近溢流区14一侧设有人孔16。

所述的检测装置3还包括气流量检测器33和气流量控制器34，所述的气流量检测器33设置在所述反应器壳体1的出口管路上，所述气流量检测器33的输入端连接所述气流量控制器34的控制端，所述气流量控制器34的反馈端连接所述气流量检测器33的输出端。

实施例四

所述反应器壳体1靠近溢流区14一侧设有人孔16。