还原装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种通过将尿素供给至设计成用于将尿素完全气化的室而将用于^,选择性催化还原(SCR)的尿素有效地气化以将NOx还原剂气体进给至SCR单元的装置。
【背景技术】
[0002]SCR证明在N0x还原方面是非常有效的，并且SCR单元通常可按比例调节至所需尺寸。然而，SCR单元通常需要使用氨作为还原剂，且常见问题是氨储存是困难的且危险的，尤其是在居民区中。因此，例如Sun等人的美国专利号N0.7，090，810中所描述的，尿素和氨发生器的使用通常是有效的，但这些机件受与由注射器条件、不当安装和喷嘴损坏导致的注射器须状物和沉积物有关的问题烦扰。
[0003]当含水尿素的小滴由喷嘴附近的小规模局部流再循环携带向上漂流时，可导致注射器须状物。它们然后可与注射器表面接触，并随时间推移而形成沉积物，所述沉积物通常具有类胡须状的外观。这类注射器沉积物通常在室中的其它地方不会生长得足够大而形成大的沉积物。它们位于喷嘴附近，有时在注射器体部的下侧在喷嘴附近形成薄壳，或者刚好在喷嘴后面形成锥形“喇叭(bulge)”或“蜂箱(beehive)”形状。然而，存在注射器上的沉积物持续生长的情形。
[0004]持续生长的注射器胡须可干扰注射器喷雾，使一些液滴转向并导致它们与其他液滴结合成非常大的液滴。欲滴下的溶液然后可导致沉积物形成在室壁或出口管道上。所述沉积物可继续生长直至室不再起作用。
[0005]当需要用于SCR或其他如商业单元的尿素气化时，不会使装置结垢的有效操作需要均匀的分布和快速的热解和/或水解。在引入尿素以前和以后热空气的合适速度分布对该气化室的操作而言是关键的。尽管提出了多孔板的构思以在尿素注射以前提供均匀流以提供尿素分布的理想气体模式，在实践中，这些机件具有有限的容量，且如果未专门地模拟和构造的话，可导致不合适的试剂回流或再循环，这可导致固体尿素在板、室壁或喷嘴附近结壳，导致结垢和相关问题。理想的是，避免尤其是喷嘴上的结垢。
[0006]特别需要此装置，该装置可将尿素转化成气体形式而不具有设备结垢或者使用过多试剂或损失污染控制效力。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型提供一种将用于降低燃烧气体中的氮氧化物浓度的尿素气化的装置。
[0008]一方面，本实用新型提供一种将来自水溶液的尿素气化的装置，该装置包括:在中心竖直轴线周围对称的竖直定向气化室，所述室具有允许热气体从装置顶部进入的气体入口，允许将包括气化尿素的气体从装置底部移除的气体出口，和限定气化室且与所述气体入口和所述气体出口连通的侧壁；其中侧壁包括:具有大致圆柱形侧壁的注射器支承部段、用于与中心竖直轴线平行地引导含水尿素细小液滴的至少一个注射器，和气体旋流机件，所述气体旋流机件包括框架和多个叶片，该多个叶片用于使螺旋向下气体自上至下地穿过，具有沿着中心竖直轴线自上至下向外扩大的直径的锥形中间部段，和具有沿着中心竖直轴线自上至下向内减小的直径的锥形收集部段；所述装置布置成使得将含水尿素引导至热气体的螺旋向下气流中，这防止液滴在完全气化之前与室侧壁接触。
[0009]在本实用新型的另一方面，气体入口具有与气体出口相似的尺寸。
[0010]一些实施方案的另一特征是用于螺旋向下气体的叶片从中心竖直轴线径向延伸并且以自上至下与竖直面成小于25°的角，例如以自上至下与竖直面成约15°的角定向。
[0011]在实施方案中，如沿着中心竖直轴线测量的锥形中间部段的高度是收集部段高度的2至6倍，例如如沿着中心竖直轴线测量的锥形中间部段的高度是收集部段高度的至少4倍。
[0012]在实施方案中，锥形中间部段顶部的截面直径为锥形中间部段与收集部段的接合部的截面直径的至少3倍，例如为锥形中间部段与收集部段的接合部的截面直径的4至6倍。
[0013]在一些实施方案中，注射器的下端定位成在注射器支承部段的下凸缘上方。
[0014]在实施方案中，注射器支承部段具有上凸缘和下凸缘，上凸缘与在气体入口下的辅助凸缘配合，并且下凸缘与在锥形中间部段上的凸缘配合，各个配合由多个螺栓实现使得所有竖直排布的螺栓除了两个以外的移除允许注射器支承部段枢转进入工作位置和离开服务位置以允许检查注射器。
[0015]下文描述本实用新型的其他和优选方面。
【附图说明】
[0016]结合进本说明书并构成说明书的一部分的附图示出目前优选的本实用新型实施方案，所述附图与上文给出的一般性描述和下文给出的优选实施方案的详细说明一起用于解释本实用新型的原理。如图中所示出的，相似的标记指代相似或相应的部件。
[0017]图1为本实用新型一优选实施方案的示意性侧视图。
[0018]图2为从如图1所示的面积A中的装置细节的局部切下的侧视图。
[0019]图3为图1所示装置的示意性俯视图。
[0020]图4为显示具有进给管线的注射器的注射器支承部段的俯视图。
[0021]图5为沿着图4中的线A-A的截开的注射器支承部段的侧视截面图，所述注射器支承部段示出具有进料管线的注射器。
[0022]图6为示出用于本实用新型的装置中的气体旋流机件的透视图。
【具体实施方式】
[0023]本实用新型的装置采取美国专利号N0.7，090，810的公开内容作为【背景技术】，并且如果在本文中完全重复，则将该专利的全部公开内容结合在本文中。
[0024]术语“尿素”意指包括这样的试剂，即该试剂在它们在加热时至少形成氨的意义上与尿素等同，而不管它们是否包含大量引入形式的纯化学品尿素；然而，处于其商业形式的等同于尿素的试剂通常包含可测量量的尿素，因此包括尿素。其中，可气化的NOx还原试剂是包括从由以下组成的组中选择的成员的试剂:三聚氰酸一酰胺；三聚氰酸二酰胺；碳酸铵；碳酸氢铵；氨基甲酸铵；氰酸铵；包括硫酸和磷酸的无机酸铵盐；包括甲酸和乙酸的有机酸铵盐；双缩脲；三缩脲、氰尿酸；异氰酸；脲醛；三聚氰胺；三氰基脲，和任意数量的这些化合物的混合物。另一些NOx还原试剂也是可供使用的，与尿素其自身形成HNCO不同的是，该N0x还原试剂不形成HNC0，但分解成包括碳氢化合物的气体混合物。在这组(即，另一些N0x还原试剂)中为各种胺和它们的盐(尤其是它们的碳酸盐)，包括胍、胍碳酸盐、甲胺碳酸盐、乙胺碳酸盐、二甲胺碳酸盐、六甲胺；六甲基胺碳酸盐；和来自化学工艺的包含尿素的副产物废物。可一定程度地采用具有高级烧基(higher alkyls)的胺使得所释放的烃组分不干扰NOx还原反应。
[0025]因此，术语“尿素”意指包括其所有商业和等同形式的尿素。通常地，商业形式的尿素基本由尿素组成，按重量计算含有95%或更多的尿素。该较纯形式的尿素是优选的并且在本实用新型方法中具有几个优点。它优选作为浓度从约5至约70%的水溶液供给至方法中，其中约30至约60 %是最通常的。当将这些尿素等同物中的某些气化时，反应物气体还会包含HNC0，该HNCO可与水反应以转化成氨和二氧化碳。本实用新型的一个优点是这可容易地实现而不将N0x还原试剂预水解，所述预水解具有堵塞喷嘴和其它设备的附带风险。
[0026]术语“气化”意指大体所有尿素转化成气体，没有留下明显的溶解性或游离性固体或液体与SCR催化剂接触。
[0027]参考图1，示出在中心竖直轴线a-a周围对称的尿素气化装置10，所述装置具有允许热气体从装置顶部进入的气体入口 12，允许将包括气化尿素的气体从装置底部移除的气体出口 14，和限定气化室且与所述气体入口 12和所述气体出口 14连通的侧壁16(图1中括出的部件)。气体优选在约600° F至约1300° F(例如约700° F至约1200° F)的温度下引入装置10中。气体的温度和经由气体出口 14离开之前例如约I至10秒的停留时间，会有效地实现完全气化。气体的入口温度也应足够高以保持至少约550° F、优选至少600° F的排出温度。
[0028]侧壁包括具有大致圆柱形侧壁的注射器支承部段20，用于与中心竖直轴线平行地引导含水尿素细小液滴的至少一个注射器22(在图2中可最佳地看到)，和气体旋流机件24，所述气体旋流机件24包括框架25和多个叶片26，该多个叶片26用于使螺旋向下气体自上至下地穿过(在图4中可最佳地看到)。用于螺旋向下气体的叶片26从中心竖直轴线径向地延伸，并且以自上至下与竖直面成小于25°的角，例如以自上至下与竖直面成15°的角定向。<