[实用新型]一种蜗壳进气旋流式尿素热解制氨装置

说明书

技术领域

本实用新型属于选择性催化还原烟气脱硝的技术领域，具体涉及一种蜗壳进气旋流式尿素热解制氨装置。

背景技术

选择性催化还原烟气脱硝即SCR烟气脱硝，SCR是当前广泛应用的电厂烟气脱硝方法。在脱硝系统中，还原剂是最大的消耗品，其消耗成本直接影响到脱硝系统的整体经济指标，目前，SCR烟气脱硝还原剂包括液氨、氨水及尿素。液氨、氨水及尿素均可作为烟气脱硝还原剂，随着脱硝还原剂制备、储存与供应技术的日渐成熟，脱硝还原剂的选择原则逐渐转为以安全与经济为主。液氨是危险化学品，随着国家对安全问题的日益重视，正逐渐出台一系列相关的限制措施，使得电厂在用液氨时在审批、工期、占地等诸多方面受到越来越多的制约，投运后通过环保验收的程序也较为繁琐；氨水因为其运行成本居高不下也受到应用的局限。作为无危险的制氨原料，尿素热解制氨具有与液氨相同的脱硝性能，尿素是绿色肥料、无毒性，因而没有法规限制，并且便于运输、储存和使用。目前在国内SCR脱硝采用尿素为还原剂已经成为一种趋势。

传统的尿素热解制氨装置是内部中空的高温容器，热空气或热烟气由装置顶部进入，保证热解装置中维持足够尿素分解的温度。一般在热解装置进口段安装有均流板或旋流板，均流板一般为筛孔板，筛孔板上均匀开孔以保证流场均匀；旋流板一方面用来形成旋流，提高气体和反应物在热解炉内的停留时间，另一方面则是尽可能的降低气体阻力。但当前的尿素热解制氨装置普遍存在的问题包括：（1）均流板或旋流板的存在极大地增加了整个尿素热解制氨装置的压力损失，从而增加了动力消耗和运行费用；（2）对于均流板而言，系统的长久运行很容易造成均流板上的开孔因为灰尘的过多积累而堵塞，开孔一旦堵塞则会使整个装置的流场和温度场失控，进而造成装置内局部区域处反应物热解不完全；（3）对于旋流板而言，其对气流的旋流效应使得热解装置内的流场和温度场很难均匀，容易造成尿素溶液在壁面低速或低温区域的沾壁和结晶，长久运行甚至会导致热解装置的完全堵塞；（4）为了将气流从入口处合理地引进尿素热解制氨装置的主反应段，目前的装置通常设计有多段扩充管，增加了装置的总高度。

专利CN201020633701.6中公开了一种尿素制氨的热解装置，包括气体入口、内部设置有喷枪的反应室以及气体出口，气体入口设置于反应室上部，气体出口设置于反应室下部，还包括设置于反应室内部且在喷枪上部的筛板型气流分配装置。热解装置解决了现有技术中存在尿素热解装置中气流分配不佳、体积过大的问题，然而筛孔板因为开孔率不高，故而局部阻力较大，致使整体压降不理想，并且由于气体流速矢量垂直向下，不利于增强气体和反应物在装置内的停留时间，所以该方案尚有很大的改进空间。

实用新型内容

为了克服尿素结晶，装置压力损失大，热解反应停留时间不足，装置复杂的缺点，本实用新型提供了一种蜗壳进气旋流式尿素热解制氨装置，减少了尿素结晶的现象，延长了热解反应停留时间，保证了尿素在热解装置中达到充分热解，降低了装置压力损失，保证整个系统的高效、稳定运行，装置简单，降低运行和维护热解设备所引起的费用，延长定期维修的周期。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种蜗壳进气旋流式尿素热解制氨装置，包括入口段、进行尿素热解制氨反应的主反应段、倒圆锥管状的收缩段、将制得氨气排出的出口段，入口段与主反应段的上部相连接，主反应段的下部通过收缩段与出口段连接，其特征在于，入口段包括蜗壳进气管道、维持旋流且减小压降的引流通道和降低热空气流速并稳定流场的扩散段，在蜗壳进气管道的螺旋旋转内环上设置有与蜗壳进气管道相连接的导向叶片，相邻的两个导向叶片组成引流通道，引流通道与扩散段相连接，形成了尿素热解所需的流场和温度场，减少了尿素结晶的现象，降低了装置压力损失，保证整个系统的高效、稳定运行。

扩散段为圆锥管，导向叶片的一端与蜗壳进气管道相连接，另一端与扩散段的圆锥管相连接。

引流通道为两端开口四周封闭的开口通道，且沿气流旋转方向倾斜设置，使气流流入主反应段时呈旋流状态，增加气流在装置内的停留时间，保证尿素溶液的制氨效率。

引流通道呈圆周状均匀分布在蜗壳进气管道的螺旋旋转内环上，且引流通道至少设置3个，优选为3-6个，使得热空气形成均匀的旋流，稳定流场。

蜗壳进气管道设置有上盖板，上盖板与蜗壳进气管道连接，将引流通道与扩散段的顶部遮盖，防止顶部漏气。

引流通道的底部设置有下盖板，下盖板的一端与蜗壳进气管道连接，另一端与扩散段的圆锥管的端面相连接，下盖板将导向叶片支撑并将其封闭，防止底部漏气。

蜗壳进气管道为螺旋管道，其横截面积逐渐缩小。