[发明专利]一种用于尿素热解产氨的双切圆反应器

说明书

本发明公开了一种用于尿素热解产氨的双切圆反应器，包括在反应器本体的上部和下部分别设置的尿素溶液入口和分解产物出口；反应器本体侧面开有两组通入空气或烟气的气体入口，反应器本体的两组气体入口分别沿反应器本体的上下侧壁按照旋流切圆布置，且上下气体入口切圆方向相反；在反应器本体中段设有内壁为环形波纹结构缩放段；反应器本体的外侧自上而下包裹有若干组加热电阻丝，且每组加热电阻丝分别连接有相应的控温装置；反应器本体为铝制圆柱体，溶液入口和产物出口之间设置缩放段，反应器缩放段内壁为环形波纹结构。本发明可以有效提升尿素热解产氨效率，降低热解耗能，实现低成本与高效率的兼顾。

技术领域

本发明属于烟气净化脱硝装置领域，涉及将尿素溶液热解从而产生氨气用于脱除燃煤锅炉烟气中氮氧化物的热解反应器，具体涉及一种用于尿素热解产氨的双切圆反应器。

背景技术

我国氮氧化物(NO_x)的排放量巨大，造成环境问题日益突出。常用的烟气脱硝技术有选择性催化还原法(SCR)和选择性非催化还原法(SNCR)。在SCR和SNCR脱硝过程中，还原剂氨气(NH₃)主要来源于液氨、氨水和尿素。其中，尿素有着安全性高、无毒无害、易于运输和储存的优点，因此受到了越来越多的青睐。

现有的尿素热解产氨方法是将配置好浓度的尿素溶液喷入热解室，与混合的燃料和预热气体发生氧化还原反应产生氨气。尿素热解的反应时间很短，对气体流场和温度场均有较高的要求。若气体流场和温度场的分布不均匀，则会导致热解不充分，既造成成本损耗，又会因结晶现象损害热解设备。在无催化剂的反应条件下，尿素热解完全需要较高温度(800℃左右)，而金属氧化物催化剂的使用，可以使尿素完全热解的温度降低到200℃左右，有效降低了热解所需能耗。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种反应效率高、温度可控、制造简单的尿素热解产氨的双切圆反应器，该反应器中，通过气体流场的合理布置与控制，且配合反应器内壁面金属氧化物的催化作用，能够实现尿素溶液的高效热解。

为了实现上述目的，本发明是通过下述技术方案来实现的。

一种用于尿素热解产氨的双切圆反应器，包括反应器本体，反应器本体的上部和下部分别设有与其内腔相连通的尿素溶液入口和分解产物出口，尿素溶液入口伸入反应器本体内；所述反应器本体上下部侧壁分别开设有两组用于向反应器本体内通入空气或烟气的气体入口，所述反应器本体的两组气体入口分别沿反应器本体的上下侧壁按照旋流切圆布置，且上下气体入口切圆方向相反；在反应器本体中段设有内壁为环形波纹结构的缩放段；反应器本体自上而下由三组加热电阻丝包裹，三组加热电阻丝均连接有控温装置，由三组加热电阻丝包裹的反应器本体将反应器内腔分为三个反应段。

对于上述技术方案，本发明还有进一步优选的方案：

进一步，所述的反应器本体为金属铝制成的圆柱体。

通过上述技术方案，金属铝在室温下会被氧化成稳定的三氧化二铝，从而使得反应器内表面成为Al₂O₃薄膜，Al₂O₃可以高效催化尿素热解反应的发生，提高氨气产率。

进一步，所述尿素溶液入口的末端安装有用于将溶液破碎的雾化喷嘴。

通过上述技术方案，溶液入口伸入反应器本体内，溶液入口的末端安装有用于将溶液破碎的雾化喷嘴，可加强尿素液滴在反应器内的雾化效果，有利于其在反应器内的热量交换和动量交换。

进一步，所述溶液入口和产物出口之间设置缩放段，缩放段位于上、下气体入口的中间。反应器本体内径为d，缩放段圆弧的弦长为d，缩放段圆弧所对应圆心角α的角度为55°—65°。