[发明专利]一种尿素热解反应中引导气流的方法

说明书

技术领域

本发明涉及尿素热解反应领域，尤其是一种尿素热解反应中引导气流的方法

背景技术

氮氧化物(NOx)是主要的大气污染物之一，随着严格的环保标准的实施，烟气脱硝系统成为火电厂必不可少的设备之一，选择性催化还原反应（Selective Catalyst Reduction，简称SCR）以其脱硝效率高的优点成为了电厂脱硝项目的技术首选，得到了越来越广泛的应用。SCR技术中还原剂NH3的来源有3种：液氨、氨水和尿素，选择尿素作为还原剂，具有安全性高、来源广泛、易于运输和储存等特点，在环保领域得到了广泛的应用。

尿素的分解主要在热解反应器中进行，热解反应器是一个内部全空的容器，热空气从入口段进入，尿素经过一个提供完全分配的喷射器注入到热空气中反应，热解反应器，由入口段、放大段、本体、收缩段、出口等部分组成。为了增加尿素分解的反应停留时间，必须要降低热风在热解反应器内的流速，因此在本体上部设置有放大段，用于放大本体直径，从而达到降低热空气流速的目的。在传统热解反应器设计中，采用放大本体直径这一单一方法来达到热解反应停留时间的要求，具有一定的局限性，或者入口设置为文丘里结构，需要较长的稳定段，包括入口减缩、喉部、出口渐扩，长度要求较高，由于受现场的空间限制，这种方法对于大型反应器在实际工程中的设计布置较难实现，而且热解装置的反应室由不锈钢制成，大体积的热解装置制造成本较高。

气流进入反应器时，没有引流装置，会造成热解反应器内的气流分布不均，由于尿素分解反应在很短的时间内完成，一般只有几秒钟的时间，对气体流场和温度场的要求非常高，如果气体流场和温度场分布不均，尿素就不能完全分解，未分解的尿素会在尾管管壁上结晶沉积，尿素结晶现象的增多会造成检修次数的增加，严重的还会对尿素热解系统的运行造成影响。

专利文献CN101574616A中公开了一种碳酸氢铵制氨气的的热解炉，所述热解炉体下部分布了四根热空气引入管，所述四根热空气引入管的偏斜布置使得热空气进入热解炉后具有一定的旋转强度，使炉内流场充满度好，热解炉内温度分布均匀。然而由于所用的碳酸氢铵为固体颗粒，为了使所述固体颗粒分解需要激烈的撞击运动，所以所述热解炉中的热空气需要设计成旋转流动的，并且将热空气入口设在热解炉下部，下部的旋转气流保证固体颗粒不落地，而尿素制氨所用的尿素为溶液，需要的是自上而下具有稳定流动速度的热空气，因此上述碳酸氢铵的热解装置不适用于尿素的热解。

专利文献CN201907975U公开的用于尿素制氨的热解装置，包括气体入口、内部设有喷枪的反应室以及气体出口，所述气体入口设置于所述反应室上部，所述气体出口设置于所述反应室下部，还包括设置于所述反应室内部且所述喷枪上部的筛板型气流分配装置，在反应室内部且在喷枪上部设置了设有多个开孔的筛板型气流分配装置，使得进入热解装置的热气流在扩散过程中，更快地取得了均匀向下流动的热气流流场，提高了喷枪的相对布置位置，使得热解装置有更短的长度要求，有效降低了热解装置的高度，但是，气流必须通过带有很多细孔的孔板进入，阻力很大，会造成压力损失。

鉴于此提出本发明。

发明内容

本发明的目的为克服现有技术的不足，提供一种尿素热解反应中引导气流的方法，使用此方法尿素热解反应中热空气进入反应器并经引导后形成中心区域为缓速旋流的气流，延长停留时间，反应充分，反应器内部内壁周围的圆周区域为高速直流的气流，隔离雾化尿素溶液与反应器内壁，阻止尿素溶液在反应器内壁上结晶。

为了实现该目的，本发明采用如下技术方案：

一种尿素热解反应中引导气流的方法，所述尿素热解反应在反应器内进行，所述反应器包括反应器入口、反应器本体和反应器出口，所述反应器本体上设置提供雾化尿素溶液的喷枪，所述尿素热解反应中热空气进入反应器并经引导后形成二维流场，所述二维流场为反应器内部中心区域为缓速旋流的气流，反应器内部内壁周围的圆周区域为高速直流的气流。

所述中心区域的气流的速度小于圆周区域的气流的速度。

所述圆周区域的气流紧贴反应器内壁，高速直流将反应器内部的反应物与反应器内壁隔离开。

该方法包括以下步骤：

1）向反应器入口通入热空气；

2）所述热空气的中心区域被旋流装置分成多路气流，且被旋流装置引导成旋流气流；所述热空气的圆周区域的气流保持进入时的高速直流，形成二维流场；