[实用新型]一种应用于尿素热解制氨系统的新型喷枪

说明书

技术领域

本实用新型涉及制造领域的尿素热解制氨系统，特别涉及一种应用于尿素热解制氨系统的新型喷枪。 

背景技术

尿素作为脱硝还原剂三大主要原料之一，由于其在安全性、利于运输等方面的巨大优势，随着国家政策法规对安全性的要求越来越严格，而得到了越来越广泛的应用。尤其在城市近郊的电厂，尿素已经作为了还原剂的第一选择应用于脱硝系统中。 

在尿素热解制氨应用于脱硝还原系统中，尿素喷枪的性能直接影响了尿素热解炉内的热解反应性能。现有的尿素溶液喷枪大都采用双通道气体雾化的方式，普遍存在的问题是由于雾化喷射不均匀导致的热解炉内工作条件不稳定，容易出现特定区域温度急剧下降，进而引起热解反应不完全，形成结晶。 

在尿素热解制氨系统中，除了热解炉本体外，喷枪的设计也非常关键。由于热解反应主要在雾化液滴的表面进行，所以雾化液滴的粒径大小、雾化液滴的均匀分布特性等都对热解反应的效果有重要的影响。因此尿素喷枪的设计，直接关系到热解反应后氨气的生成速率与稳定性，同时也关系到尿素溶液的利用率。开发专门适用于尿素热解制氨系统的喷枪，已经是整个热解系统高效，稳定运行的关键保障。 

现有的喷枪设计一般采用双通道形式，如专利号为200920065058.9的中国专利《纳米气泡水煤浆喷枪》。利用此种喷枪将尿素溶液和雾化空气分别从不同的通道进入喷枪，通过高速的压缩空气剪切液体，形成雾化液滴。尿素溶液的雾化以空气雾化为主，压缩空气维持在较小的压力范围。由于尿素的特殊性，所以尿素喷枪对压缩空气的品质要求较高，压缩空气中不能含有过多的油，颗粒物等，否则容易引起堵塞。当喷枪出现局部堵塞、雾化滴径不均匀或喷射量分布也不均匀时，可能在热解炉内部形成局部或整体温度分布不均，单只喷枪尿素喷射量过多或过少，从而导致结晶。结晶一旦形成，就会严重影响整个热解系统的制氨性能，进而影响后续的SCR脱硝的整体运行。 

现有尿素喷枪的主要缺点： 

喷枪在运行过程中由于压缩空气中附带杂质所引起的通道局部堵塞，或由于尿素在喷枪内部形成结晶所造成的堵塞。堵塞一旦形成，会严重影响压缩空气和尿素溶液在通道内的运动，导致流动不均匀，不稳定，并进而影响到溶液的雾化效果，形成雾化液滴粒径不均匀。雾化液滴粒径的不均匀，对后续热解炉内的热解反应造成不良影响，结果导致热解炉尾部没有反应完全的尿素溶液沉积，形成大量结晶，严重时甚至应停运检修。

由于尿素的喷射量是由SCR反应器中所需的氨气量决定的，而氨气量的多少又由锅炉负荷所决定，热解系统的响应时间一般为5～15秒。锅炉负荷如果发生改变，尿素喷枪的喷射量在突然变化的过程中，喷出的雾化液滴流必将对热解炉内原有的气体流态形成冲击，破坏热解炉内原有的流场，同时造成炉内温度场不均匀，局部形成急速的温降，从而由于热解温度不足引发尿素结晶。这类结晶一旦形成，将会附着于热解炉壁面和沉积在热解炉尾部，严重时也会造成热解效率下降，甚至不能正常使用。 

同时，由于严重堵塞或者腐蚀和冲击等原因，导致喷枪平均的使用寿命仅有1～2年的时间，有的甚至只有不足1年的时间。这就造成了尿素喷枪的频繁更换，也直接造成了尿素热解制氨系统成本的增加。 

有鉴于此，特提出本实用新型。 

发明内容

本实用新型的目的是提供一种应用于尿素热解制氨系统的新型喷枪，使尿素的雾化更均匀，更稳定，防止了尿素喷射雾化造成结晶的现象。同时也可以减少由于压缩空气不纯引起的喷枪堵塞问题，延长喷枪的使用周期。 

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种应用于尿素热解制氨系统的新型喷枪，包括尿素溶液入口，压缩空气入口和喷嘴，所述的尿素溶液入口和压缩空气入口分别通过管道交会于喷嘴，其特征在于：所述的管道上分别设置有旋流器。 

进一步，所述的管道交会具体结构为双层管道构成，双层管道的内层管壁形成的通道为中心通道，双层管道的内层管壁与外层管壁形成的通道为外环通道；或者管道交会具体结构为管道内设置有过管道中心线并且两个端面与管道内壁相连接的长条形挡板，管道一侧与挡板形成第一通道，管道另一侧与挡板形成第二通道。 

进一步，所述旋流器入口端的管道上设置有第一直管。 

进一步，所述的第一直管的长度≥10倍通道直径。 

进一步，所述旋流器出口端的双层管道上设置有缩口管，旋流器出口端与缩口管的大口相连接。 

进一步，所述的缩口管的锥角的度数在20至40之间。 

进一步，所述的缩口管与喷嘴之间的双层管道上设置有第二直管。