專利名稱：一種尿素?zé)峤夥磻?yīng)中引導(dǎo)氣流的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及尿素?zé)峤夥磻?yīng)領(lǐng)域，尤其是一種尿素?zé)峤夥磻?yīng)中引導(dǎo)氣流的方法
背景技術(shù)：
氮氧化物(NOx)是主要的大氣污染物之一，隨著嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的實施，煙氣脫硝系統(tǒng)成為火電廠必不可少的設(shè)備之一，選擇性催化還原反應(yīng)(Selective CatalystReduction，簡稱SCR)以其脫硝效率高的優(yōu)點成為了電廠脫硝項目的技術(shù)首選，得到了越來越廣泛的應(yīng)用。SCR技術(shù)中還原劑NH3的來源有3種:液氨、氨水和尿素，選擇尿素作為還原劑，具有安全性高、來源廣泛、易于運輸和儲存等特點，在環(huán)保領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。尿素的分解主要在熱解反應(yīng)器中進行，熱解反應(yīng)器是一個內(nèi)部全空的容器，熱空氣從入口段進入，尿素經(jīng)過一個提供完全分配的噴射器注入到熱空氣中反應(yīng)，熱解反應(yīng)器，由入口段、放大段、本體、收縮段、出口等部分組成。為了增加尿素分解的反應(yīng)停留時間，必須要降低熱風(fēng)在熱解反應(yīng)器內(nèi)的流速，因此在本體上部設(shè)置有放大段，用于放大本體直徑，從而達到降低熱空氣流速的目的。在傳統(tǒng)熱解反應(yīng)器設(shè)計中，采用放大本體直徑這一單一方法來達到熱解反應(yīng)停留時間的要求，具有一定的局限性，或者入口設(shè)置為文丘里結(jié)構(gòu)，需要較長的穩(wěn)定段，包括入口減縮、喉部、出口漸擴，長度要求較高，由于受現(xiàn)場的空間限制，這種方法對于大型反應(yīng)器在實際工程中的設(shè)計布置較難實現(xiàn)，而且熱解裝置的反應(yīng)室由不銹鋼制成，大體積的熱解裝置制造成本較高。氣流進入反應(yīng)器時，沒有引流裝置，會造成熱解反應(yīng)器內(nèi)的氣流分布不均，由于尿素分 解反應(yīng)在很短的時間內(nèi)完成，一般只有幾秒鐘的時間，對氣體流場和溫度場的要求非常高，如果氣體流場和溫度場分布不均，尿素就不能完全分解，未分解的尿素會在尾管管壁上結(jié)晶沉積，尿素結(jié)晶現(xiàn)象的增多會造成檢修次數(shù)的增加，嚴(yán)重的還會對尿素?zé)峤庀到y(tǒng)的運行造成影響。專利文獻CN101574616A中公開了一種碳酸氫銨制氨氣的的熱解爐，所述熱解爐體下部分布了四根熱空氣引入管，所述四根熱空氣引入管的偏斜布置使得熱空氣進入熱解爐后具有一定的旋轉(zhuǎn)強度，使?fàn)t內(nèi)流場充滿度好，熱解爐內(nèi)溫度分布均勻。然而由于所用的碳酸氫銨為固體顆粒，為了使所述固體顆粒分解需要激烈的撞擊運動，所以所述熱解爐中的熱空氣需要設(shè)計成旋轉(zhuǎn)流動的，并且將熱空氣入口設(shè)在熱解爐下部，下部的旋轉(zhuǎn)氣流保證固體顆粒不落地，而尿素制氨所用的尿素為溶液，需要的是自上而下具有穩(wěn)定流動速度的熱空氣，因此上述碳酸氫銨的熱解裝置不適用于尿素的熱解。專利文獻CN201907975U公開的用于尿素制氨的熱解裝置，包括氣體入口、內(nèi)部設(shè)有噴槍的反應(yīng)室以及氣體出口，所述氣體入口設(shè)置于所述反應(yīng)室上部，所述氣體出口設(shè)置于所述反應(yīng)室下部，還包括設(shè)置于所述反應(yīng)室內(nèi)部且所述噴槍上部的篩板型氣流分配裝置，在反應(yīng)室內(nèi)部且在噴槍上部設(shè)置了設(shè)有多個開孔的篩板型氣流分配裝置，使得進入熱解裝置的熱氣流在擴散過程中，更快地取得了均勻向下流動的熱氣流流場，提高了噴槍的相對布置位置，使得熱解裝置有更短的長度要求，有效降低了熱解裝置的高度，但是，氣流必須通過帶有很多細孔的孔板進入，阻力很大，會造成壓力損失。鑒于此提出本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種尿素?zé)峤夥磻?yīng)中引導(dǎo)氣流的方法，使用此方法尿素?zé)峤夥磻?yīng)中熱空氣進入反應(yīng)器并經(jīng)引導(dǎo)后形成中心區(qū)域為緩速旋流的氣流，延長停留時間，反應(yīng)充分，反應(yīng)器內(nèi)部內(nèi)壁周圍的圓周區(qū)域為高速直流的氣流，隔離霧化尿素溶液與反應(yīng)器內(nèi)壁，阻止尿素溶液在反應(yīng)器內(nèi)壁上結(jié)晶。為了實現(xiàn)該目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種尿素?zé)峤夥磻?yīng)中引導(dǎo)氣流的方法，所述尿素?zé)峤夥磻?yīng)在反應(yīng)器內(nèi)進行，所述反應(yīng)器包括反應(yīng)器入口、反應(yīng)器本體和反應(yīng)器出口，所述反應(yīng)器本體上設(shè)置提供霧化尿素溶液的噴槍，所述尿素?zé)峤夥磻?yīng)中熱空氣進入反應(yīng)器并經(jīng)引導(dǎo)后形成二維流場，所述二維流場為反應(yīng)器內(nèi)部中心區(qū)域為緩速旋流的氣流，反應(yīng)器內(nèi)部內(nèi)壁周圍的圓周區(qū)域為高速直流的氣流。所述中心區(qū)域的氣流的速度小于圓周區(qū)域的氣流的速度。所述圓周區(qū)域的氣流緊貼反應(yīng)器內(nèi)壁，高速直流將反應(yīng)器內(nèi)部的反應(yīng)物與反應(yīng)器內(nèi)壁隔離開。該方法包括以下步驟:I)向反應(yīng)器入口通入熱空氣；2)所述熱空氣的 中心區(qū)域被旋流裝置分成多路氣流，且被旋流裝置引導(dǎo)成旋流氣流；所述熱空氣的圓周區(qū)域的氣流保持進入時的高速直流，形成二維流場；3)多路旋流氣流經(jīng)過旋流裝置后由于慣性在反應(yīng)器內(nèi)部形成緩速旋流的氣流，與反應(yīng)器內(nèi)部的霧化尿素溶液充分混合，延長停留時間，圓周區(qū)域的高速直流沿反應(yīng)器內(nèi)壁向下運動，將霧化尿素溶液與反應(yīng)器內(nèi)壁隔離開，阻止尿素溶液在反應(yīng)器內(nèi)壁上結(jié)晶；4)所述緩速旋流的熱空氣與反應(yīng)器內(nèi)部的霧化尿素溶液混合，霧化尿素溶液發(fā)生熱解反應(yīng)。所述I)中通入熱空氣的速度大于8米每秒。所述2)中熱空氣經(jīng)旋流裝置后速度降低80-90%。在反應(yīng)器入口處和/或反應(yīng)器本體內(nèi)噴槍以上的部分形成二維流場。所述3)中圓周區(qū)域的高速直流的氣流擠壓緩速旋流的氣流，限制中心旋流造成的內(nèi)循環(huán)回流。所述旋流裝置包括一兩端封閉的柱體和柱體側(cè)面上至少兩個沿同一方向旋轉(zhuǎn)且均勻分布的螺旋結(jié)構(gòu)的渦流曲面葉片，所述渦流曲面葉片的螺旋中心線沿柱體軸線方向設(shè)置，所述柱體引導(dǎo)熱空氣進入，阻止多個進氣口相互干擾，所述渦流曲面葉片引導(dǎo)熱空氣沿葉片形狀形成緩速旋流。所述旋流裝置位于反應(yīng)器入口和/或反應(yīng)器本體內(nèi)，距反應(yīng)器內(nèi)壁一定距離形成一環(huán)狀區(qū)域，該環(huán)狀區(qū)域通過的熱空氣保持進入時的速度和方向，形成高速直流。采用本發(fā)明所述的技術(shù)方案后，帶來以下有益效果:1、設(shè)置旋流裝置引導(dǎo)熱氣流進入反應(yīng)器后形成旋流，以延長停留時間。
2、旋流裝置采用多個渦流曲面葉片，氣流均勻。3、旋流裝置中間設(shè)置兩端封閉的柱體，中間柱體起到引導(dǎo)氣體進氣的作用，氣體繞柱體旋轉(zhuǎn)進氣，跟沒有柱體相比，可以避免多個進氣口之間的相互干擾。4、旋流裝置周圍設(shè)置環(huán)狀開放區(qū)域引導(dǎo)進入的氣體在反應(yīng)器內(nèi)壁處形成直流高速區(qū)，防止液滴結(jié)晶粘壁。5、效率提高，反應(yīng)效率提高14%以上。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細的描述。


圖1:本發(fā)明尿素?zé)峤夥磻?yīng)器結(jié)構(gòu)2:本發(fā)明尿素?zé)峤夥磻?yīng)器中形成二維流場的裝置結(jié)構(gòu)3:本發(fā)明旋流裝置結(jié)構(gòu)圖其中:1、反應(yīng)器入口，2、放大段，3、噴槍，4、反應(yīng)器本體，5、收縮段，6、反應(yīng)器出口，
7、柱體，8、渦流曲面葉片，9、圓柱面，10、環(huán)狀開放區(qū)域，11形成二維流場的裝置，12、旋流裝置。 具體實方式本發(fā)明所述一種尿素?zé)峤夥磻?yīng)中引導(dǎo)氣流的方法，所述尿素?zé)峤夥磻?yīng)在反應(yīng)器內(nèi)進行，所述反應(yīng)器包括反應(yīng)器入口、反應(yīng)器本體和反應(yīng)器出口，所述反應(yīng)器本體上設(shè)置提供霧化尿素溶液的噴槍，所述尿素?zé)峤夥磻?yīng)中熱空氣進入反應(yīng)器并經(jīng)引導(dǎo)后形成二維流場，所述二維流場為反應(yīng)器內(nèi)部中心區(qū)域為緩速旋流的氣流，反應(yīng)器內(nèi)部內(nèi)壁周圍的圓周區(qū)域為高速直流的氣流。所述中心區(qū)域的氣流的速度小于圓周區(qū)域的氣流的速度。所述圓周區(qū)域的氣流緊貼反應(yīng)器內(nèi)壁，高速直流將反應(yīng)器內(nèi)部的反應(yīng)物與反應(yīng)器內(nèi)壁隔離開。該方法包括以下步驟:I)向反應(yīng)器入口通入熱空氣；2)所述熱空氣的中心區(qū)域被旋流裝置分成多路氣流，且被旋流裝置引導(dǎo)成旋流氣流；所述熱空氣的圓周區(qū)域的氣流保持進入時的高速直流，形成二維流場；3)多路旋流氣流經(jīng)過旋流裝置后由于慣性在反應(yīng)器內(nèi)部形成緩速旋流的氣流，與反應(yīng)器內(nèi)部的霧化尿素溶液充分混合，延長停留時間，圓周區(qū)域的高速直流沿反應(yīng)器內(nèi)壁向下運動，將霧化尿素溶液與反應(yīng)器內(nèi)壁隔離開，阻止尿素溶液在反應(yīng)器內(nèi)壁上結(jié)晶；4)所述緩速旋流的熱空氣與反應(yīng)器內(nèi)部的霧化尿素溶液混合，霧化尿素溶液發(fā)生熱解反應(yīng)。所述的緩速旋流的氣流通過反應(yīng)器內(nèi)部的反應(yīng)區(qū)，該緩速旋流的氣流延長氣流在反應(yīng)器內(nèi)部的停留時間，可延長反應(yīng)的時間，讓反應(yīng)充分進行；所述的高速直流的氣流位于反應(yīng)器內(nèi)部緊鄰反應(yīng)器內(nèi)壁，該高速直流的氣流將反應(yīng)器內(nèi)壁和反應(yīng)器內(nèi)部反應(yīng)區(qū)隔離開，防止內(nèi)部溶液接觸反應(yīng)器內(nèi)壁結(jié)晶粘連在反應(yīng)器內(nèi)壁上。所述I)中通入熱空氣的速度大于8米每秒，一般達數(shù)十米每秒。所述2)中熱空氣經(jīng)旋流裝置后速度降低80-90%。在反應(yīng)器入口處和/或反應(yīng)器本體內(nèi)噴槍以上的部分形成二維流場。所述3)中圓周區(qū)域的高速直流的氣流擠壓緩速旋流的氣流，限制中心旋流造成的內(nèi)循環(huán)回流。所述旋流裝置包括一兩端封閉的柱體和柱體側(cè)面上至少兩個沿同一方向旋轉(zhuǎn)且均勻分布的螺旋結(jié)構(gòu)的渦流曲面葉片，所述渦流曲面葉片的螺旋中心線沿柱體軸線方向設(shè)置，所述柱體引導(dǎo)熱空氣進入，阻止多個進氣口相互干擾，所述渦流曲面葉片引導(dǎo)熱空氣沿葉片形狀形成緩速旋流。所述旋流裝置位于反應(yīng)器入口和/或反應(yīng)器本體內(nèi)，距反應(yīng)器內(nèi)壁一定距離形成一環(huán)狀區(qū)域，該環(huán)狀區(qū)域通過的熱空氣保持進入時的速度和方向，形成高速直流。所述的旋流裝置包括一柱體和柱體側(cè)面上至少兩個螺旋結(jié)構(gòu)的渦流曲面葉片，所述渦流曲面葉片的螺旋中心線沿柱體軸線方向設(shè)置，所述的柱體兩端封閉，多個渦流曲面葉片在柱體側(cè)面沿同一方向旋轉(zhuǎn)且均勻分布。所述的渦流曲面葉片為至少包含0.5個螺距的螺旋結(jié)構(gòu)，所述的渦流曲面葉片的個數(shù)為4到10個，優(yōu)選6個。所述的旋流裝置與環(huán)狀開放區(qū)域之間設(shè)置一圓柱面，該圓柱面隔離高速直流氣流和緩速旋流氣流。所述的形成二維流場的裝置位于反應(yīng)器入口處，所述形成二維流場的裝置11與反應(yīng)器入口I的內(nèi)壁裝配連接或者焊接連接。所述的形成二維流場的裝置也可位于反應(yīng)器本體，所述形成二維流場的裝置11與反應(yīng)器本體的內(nèi)壁裝配連接或者焊接連接。形成二維流場的裝置位于反應(yīng)器本體內(nèi)時，要位于噴槍的以上部位。所述的反應(yīng)器入口和反應(yīng)器 本體之間還可以設(shè)置有放大段，所述的反應(yīng)器本體和反應(yīng)器出口之間還可以設(shè)置有收縮段，放大段為逐漸放大的設(shè)計保持流場在經(jīng)過放大段時不產(chǎn)生紊流，合適的角度設(shè)計可以確保放大時流場保持穩(wěn)定，放大段的入口處直徑和反應(yīng)器入口處直徑相等，放大段的出口處和反應(yīng)器本體的直徑相等，收縮段的入口處的直徑和反應(yīng)器本體的直徑相等，收縮段的出口處的直徑和反應(yīng)器出口處的直徑相等。所述的形成二維流場的裝置也可以位于放大段內(nèi)，所述形成二維流場的裝置11與放大段的內(nèi)壁裝配連接或者焊接連接。所述的反應(yīng)器入口的進氣量為Q，所述的渦流曲面葉片的寬度為W，Q/W2=N，其中N為一定值，N值與流場的分布形式有關(guān)；所述的渦流曲面葉片的寬度與高度的比值在1:2到2:1之間；所述的旋流裝置的直徑與形成二維流場的裝置所在的反應(yīng)器入口或者反應(yīng)器本體的直徑的比值在1:2到4:5之間。所述的尿素?zé)峤夥磻?yīng)中熱空氣以大于十米每秒的速度進入反應(yīng)器入口，經(jīng)過中間的旋流裝置后氣流形成旋流，速度降低80-90%，形成緩速旋流的氣流，經(jīng)過周圍的環(huán)狀開放區(qū)域后氣流速度不變，形成高速直流的氣流，所述緩速旋流的氣流經(jīng)過反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)區(qū)延長停留時間，促進反應(yīng)充分進行，所述高速直流的氣流，沿反應(yīng)器內(nèi)壁高速流動，防止內(nèi)部溶液接觸反應(yīng)器內(nèi)壁結(jié)晶粘連在反應(yīng)器內(nèi)壁上。熱空氣由外部熱源加熱至約60(TC左右，通過反應(yīng)器入口、放大段之后進入反應(yīng)器本體，通過反應(yīng)器入口時，由于反應(yīng)器入口內(nèi)安裝有形成二維流場的裝置，通過中間部分的旋流裝置的引導(dǎo)作用，進入旋流裝置的熱空氣，通過渦流曲面葉片的引導(dǎo)作用，中間部位形成緩速旋流氣流，通過外圍環(huán)狀開放區(qū)域的引導(dǎo)作用，周圍部位形成高速直流氣流，即所述尿素?zé)峤夥磻?yīng)中熱空氣進入反應(yīng)器內(nèi)通過形成二維流場的裝置引導(dǎo)熱空氣在反應(yīng)器內(nèi)部中間部分形成緩速旋流的氣流，在反應(yīng)器內(nèi)部周圍部分形成高速直流的氣流。從而熱空氣進入放大段和反應(yīng)器本體后，由于進入時候的慣性，使熱空氣形成中間為緩速旋流，周圍為高速直流的流場，噴槍上接有兩路入口:一路為配置好的尿素溶液，一路為霧化空氣，尿素溶液通過噴槍噴射到反應(yīng)器本體中，霧化的尿素溶液在反應(yīng)器本體內(nèi)的熱空氣中發(fā)生反應(yīng)，由于熱空氣形成中間為緩速旋流，周圍為高速直流的流場，中間的緩速旋流氣流可以延長停留的時間，從而使反應(yīng)充分，周圍的高速直流氣流可以在反應(yīng)器本體內(nèi)壁形成高速區(qū)，防止尿素溶液結(jié)晶粘壁，還可以擠壓中心旋流區(qū)，有效限制中心旋流所造成的內(nèi)循環(huán)回流區(qū)的范圍。相比之前的熱空氣豎直的通過熱解反應(yīng)器，由于形成旋流，在反應(yīng)器本體長度不變的情況下，增加了混合氣流在反應(yīng)器本體內(nèi)的停留時間，從而有利于尿素的充分分解，在停留時間不變的情況下，可以降低反應(yīng)器本體的高度，從而降低制造成本，周圍形成高速直流氣流能夠隔離內(nèi)部溶液與反應(yīng)器內(nèi)壁，避免內(nèi)部溶液接觸反應(yīng)器內(nèi)壁造成結(jié)晶，影響反應(yīng)效率。在高溫條件下，尿素發(fā)生分解反應(yīng)，其化學(xué)反應(yīng)如下:CO (NH2) 2 — NH3+HNC0HNC0+H20 — NH3+C02反應(yīng)生成物與熱空氣組成混合氣體經(jīng)過反應(yīng)器出口排出，再進入SCR反應(yīng)器。實施例一如圖3所示，本發(fā)明所述的旋流裝置12包括一柱體7和柱體7側(cè)面上6個螺旋結(jié)構(gòu)的渦流曲面葉片8，所述 渦流曲面葉片8的螺旋中心線沿柱體7軸線方向設(shè)置，所述的6個渦流曲面葉片8的高度和柱體7的高度一致，且上下端分別平齊。所述的柱體7兩端封閉，中間的柱體7起到引導(dǎo)氣體進氣的作用，氣體繞柱體7旋轉(zhuǎn)進氣，跟沒有柱體7相比，可以避免多個進氣口之間的相互干擾，多個渦流曲面葉片8在柱體7側(cè)面沿同一方向旋轉(zhuǎn)且均勻分布，有利于氣流的均勻分布，所述的渦流曲面葉片8為至少包含0.5個螺距的螺旋結(jié)構(gòu)。也可理解為將一長條狀薄板的一端固定，另一端沿長條狀薄板的垂直于固定端的中心線順時針或逆時針方向逐漸扭轉(zhuǎn)一定角度得到的漸變扭板狀的螺旋結(jié)構(gòu)，所述一定角度由入口段I的流速、高度與直徑?jīng)Q定，本實施例優(yōu)選扭轉(zhuǎn)180度，即為0.5個螺距的螺旋結(jié)構(gòu)；三個上述相同的螺旋結(jié)構(gòu)的漸變扭板的中心線重合后，中心線位置設(shè)置一個兩端封閉的柱體，柱體將三個漸變扭板分別分割成兩個渦流曲面葉片，即形成柱體7的側(cè)面上均勻分布6個旋轉(zhuǎn)方向相同的渦流曲面葉片8。實施例二如圖2所示，本發(fā)明所述的形成二維流場的裝置11優(yōu)選設(shè)置在反應(yīng)器入口 I內(nèi)，所述形成二維流場的裝置11包括中間部分引導(dǎo)氣流形成旋流減慢流速的旋流裝置12和外圍部分引導(dǎo)氣流高速流動的環(huán)狀開放區(qū)域10。旋流裝置12和環(huán)狀開放區(qū)域10之間設(shè)置圓柱面9，圓柱面9隔離直流高速氣流和緩速旋流氣流，避免了氣流之間的相互干擾。圓柱面9中間包圍的區(qū)域為引導(dǎo)氣流形成旋流減慢流速的旋流裝置12，圓柱面9和反應(yīng)器入口 I內(nèi)壁之間的區(qū)域為引導(dǎo)氣流高速流動的環(huán)狀開放區(qū)域10。形成二維流場的裝置11上端與反應(yīng)器入口上端平齊，或者形成二維流場的裝置11上端低于反應(yīng)器入口上端，這樣有利于氣流的分布。形成二維流場的裝置11與反應(yīng)器入口裝配連接，或者與反應(yīng)器入口內(nèi)壁焊接連接。熱空氣進入反應(yīng)器入口 I后經(jīng)過形成二維流場的裝置11，經(jīng)過中間旋流裝置12時，氣體從渦流曲面葉片8之間的螺旋通道通過，形成中間緩速旋流的氣流，經(jīng)過周圍環(huán)狀開放區(qū)域的引導(dǎo)形成周圍高速直流的氣流，這樣可以使中間的緩速旋流的氣流在反應(yīng)器中的停留時間延長，使反應(yīng)充分，周圍高速直流的氣流將內(nèi)部的噴淋反應(yīng)區(qū)與反應(yīng)器本體4隔離防止液滴結(jié)晶粘壁，還可以擠壓中心旋流區(qū)，有效限制中心旋流所造成的內(nèi)循環(huán)回流區(qū)的范圍。實施例三本發(fā)明所述的形成二維流場的裝置11還可以設(shè)置在反應(yīng)器的放大段2內(nèi)(圖中未畫出)，所述形成二維流場的裝置11包括中間部分引導(dǎo)氣流形成旋流減慢流速的旋流裝置12和外圍部分引導(dǎo)氣流高速流動的環(huán)狀開放區(qū)域10。旋流裝置12和環(huán)狀開放區(qū)域10之間設(shè)置圓柱面9，圓柱面9隔離直流高速氣流和緩速旋流氣流，避免了氣流之間的相互干擾。圓柱面9中間包圍的區(qū)域為引導(dǎo)氣流形成旋流減慢流速的旋流裝置12，圓柱面9和放大段2內(nèi)壁之間的區(qū)域為引導(dǎo)氣流高速流動的環(huán)狀開放區(qū)域10。形成二維流場的 裝置11上端與放大段2上端平齊，或者形成二維流場的裝置11上端低于放大段2上端，設(shè)置在放大段2內(nèi)可以讓熱空氣在入口處分布均勻后在形成二維旋流。形成二維流場的裝置11與放大段2裝配連接，或者與放大段2內(nèi)壁焊接連接。熱空氣進入反應(yīng)器入口 I后進入放大段2內(nèi)的形成二維流場的裝置11，經(jīng)過中間旋流裝置12時，氣體從渦流曲面葉片8之間的螺旋通道通過，形成中間緩速旋流的氣流，經(jīng)過周圍環(huán)狀開放區(qū)域的引導(dǎo)形成周圍高速直流的氣流，這樣可以使中間的緩速旋流的氣流在反應(yīng)器中的停留時間延長，使反應(yīng)充分，周圍高速直流的氣流將內(nèi)部的噴淋反應(yīng)區(qū)與反應(yīng)器本體4隔離防止液滴結(jié)晶粘壁，還可以擠壓中心旋流區(qū)，有效限制中心旋流所造成的內(nèi)循環(huán)回流區(qū)的范圍。實施例四本發(fā)明所述的形成二維流場的裝置11還可以設(shè)置在反應(yīng)器本體4內(nèi)(圖中未畫出)，但是要設(shè)置在反應(yīng)器本體4內(nèi)噴槍以上的位置，所述形成二維流場的裝置11包括中間部分引導(dǎo)氣流形成旋流減慢流速的旋流裝置12和外圍部分引導(dǎo)氣流高速流動的環(huán)狀開放區(qū)域10。旋流裝置12和環(huán)狀開放區(qū)域10之間設(shè)置圓柱面9，圓柱面9隔離直流高速氣流和緩速旋流氣流，避免了氣流之間的相互干擾。圓柱面9中間包圍的區(qū)域為引導(dǎo)氣流形成旋流減慢流速的旋流裝置12，圓柱面9和反應(yīng)器本體4內(nèi)壁之間的區(qū)域為引導(dǎo)氣流高速流動的環(huán)狀開放區(qū)域10。形成二維流場的裝置11上端與反應(yīng)器本體4上端平齊，或者形成二維流場的裝置11上端低于反應(yīng)器本體4上端，設(shè)置在反應(yīng)器本體4內(nèi)可以讓熱空氣在入口處分布均勻后經(jīng)放大段2引導(dǎo)后在形成二維旋流，避免放大段2對二維流場的影響。形成二維流場的裝置11與反應(yīng)器本體4裝配連接，或者與反應(yīng)器本體4內(nèi)壁焊接連接。熱空氣進入反應(yīng)器入口 I后進入放大段2經(jīng)放大段2引導(dǎo)氣流截面積放大后進入反應(yīng)器本體4的形成二維流場的裝置11，經(jīng)過中間旋流裝置12時，氣體從渦流曲面葉片8之間的螺旋通道通過，形成中間緩速旋流的氣流，經(jīng)過周圍環(huán)狀開放區(qū)域的引導(dǎo)形成周圍高速直流的氣流，這樣可以使中間的緩速旋流的氣流在反應(yīng)器中的停留時間延長，使反應(yīng)充分，周圍高速直流的氣流將內(nèi)部的噴淋反應(yīng)區(qū)與反應(yīng)器本體4隔離防止液滴結(jié)晶粘壁，還可以擠壓中心旋流區(qū)，有效限制中心旋流所造成的內(nèi)循環(huán)回流區(qū)的范圍。實施例五本發(fā)明所述的形成二維流場的裝置11還可以同時設(shè)置在反應(yīng)器入口 1、放大段2和反應(yīng)器本體4中的兩個或者三個結(jié)構(gòu)內(nèi)(圖中未畫出)，但是設(shè)置在反應(yīng)器本體4內(nèi)使要設(shè)置在噴槍以上的位置，所述形成二維流場的裝置11包括中間部分引導(dǎo)氣流形成旋流減慢流速的旋流裝置12和外圍部分引導(dǎo)氣流高速流動的環(huán)狀開放區(qū)域10。旋流裝置12和環(huán)狀開放區(qū)域10之間設(shè)置圓柱面9，圓柱面9隔離直流高速氣流和緩速旋流氣流，避免了氣流之間的相互干擾。圓柱面9中間包圍的區(qū)域為引導(dǎo)氣流形成旋流減慢流速的旋流裝置12，圓柱面9和反應(yīng)器入口 I或者放大段2或者反應(yīng)器本體4內(nèi)壁之間的區(qū)域為引導(dǎo)氣流高速流動的環(huán)狀開放區(qū)域10。多個結(jié)構(gòu)中同時設(shè)置形成二維流場的裝置11，可以更好引導(dǎo)氣流的形成二維流場。 形成二維流場的裝置11與反應(yīng)器入口 I或者放大段2或者反應(yīng)器本體4裝配連接，或者與反應(yīng)器入口 I或者放大段2或者反應(yīng)器本體4內(nèi)壁焊接連接。熱空氣進入反應(yīng)器入口 I后經(jīng)過形成二維流場的裝置11，經(jīng)過中間旋流裝置12時，氣體從渦流曲面葉片8之間的螺旋通道通過，形成中間緩速旋流的氣流，經(jīng)過周圍環(huán)狀開放區(qū)域的引導(dǎo)形成周圍高速直流的氣流，這樣可以使中間的緩速旋流的氣流在反應(yīng)器中的停留時間延長，使反應(yīng)充分，周圍高速直流的氣流將內(nèi)部的噴淋反應(yīng)區(qū)與反應(yīng)器本體4隔離防止液滴結(jié)晶粘壁，還可以擠壓中心旋流區(qū)，有效限制中心旋流所造成的內(nèi)循環(huán)回流區(qū)的范圍。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明原理前提下，還可以做出多種變形和改進，這也應(yīng)該視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種尿素?zé)峤夥磻?yīng)中引導(dǎo)氣流的方法，所述尿素?zé)峤夥磻?yīng)在反應(yīng)器內(nèi)進行，所述反應(yīng)器包括反應(yīng)器入口、反應(yīng)器本體和反應(yīng)器出口，所述反應(yīng)器本體上設(shè)置提供霧化尿素溶液的噴槍，其特征在于:所述尿素?zé)峤夥磻?yīng)中熱空氣進入反應(yīng)器并經(jīng)引導(dǎo)后形成二維流場，所述二維流場為反應(yīng)器內(nèi)部中心區(qū)域為緩速旋流的氣流，反應(yīng)器內(nèi)部內(nèi)壁周圍的圓周區(qū)域為高速直流的氣流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的尿素?zé)峤夥磻?yīng)中引導(dǎo)氣流的方法，其特征在于:所述中心區(qū)域的氣流的速度小于圓周區(qū)域的氣流的速度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的尿素?zé)峤夥磻?yīng)中引導(dǎo)氣流的方法，其特征在于:所述圓周區(qū)域的氣流緊貼反應(yīng)器內(nèi)壁，高速直流將反應(yīng)器內(nèi)部的反應(yīng)物與反應(yīng)器內(nèi)壁隔離開。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的尿素?zé)峤夥磻?yīng)中引導(dǎo)氣流的方法，其特征在于:該方法包括以下步驟: 1)向反應(yīng)器入口通入熱空氣； 2)所述熱空氣的中心區(qū)域被旋流裝置分成多路氣流，且被旋流裝置引導(dǎo)成旋流氣流；所述熱空氣的圓周區(qū)域的氣流保持進入時的高速直流，形成二維流場； 3)多路旋流氣流經(jīng)過旋流裝置后由于慣性在反應(yīng)器內(nèi)部形成緩速旋流的氣流，與反應(yīng)器內(nèi)部的霧化尿素溶液充分混合，延長停留時間，圓周區(qū)域的高速直流沿反應(yīng)器內(nèi)壁向下運動，將霧化尿素溶液與反應(yīng)器內(nèi)壁隔離開，阻止尿素溶液在反應(yīng)器內(nèi)壁上結(jié)晶； 4)所述緩速旋流的熱空氣與反應(yīng)器內(nèi)部的霧化尿素溶液混合，霧化尿素溶液發(fā)生熱解反應(yīng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的尿素?zé)醏解反應(yīng)中引導(dǎo)氣流的方法，其特征在于:所述I)中通入熱空氣的速度大于8米每秒。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的尿素?zé)峤夥磻?yīng)中引導(dǎo)氣流的方法，其特征在于:所述2)中熱空氣經(jīng)旋流裝置后速度降低80-90%。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的尿素?zé)峤夥磻?yīng)中引導(dǎo)氣流的方法，其特征在于:所述3)中圓周區(qū)域的高速直流的氣流擠壓緩速旋流的氣流，限制中心旋流造成的內(nèi)循環(huán)回流。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的尿素?zé)峤夥磻?yīng)中引導(dǎo)氣流的方法，其特征在于:所述2)中在反應(yīng)器入口處和/或反應(yīng)器本體內(nèi)噴槍以上的部分形成二維流場。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的尿素?zé)峤夥磻?yīng)中引導(dǎo)氣流的方法，其特征在于:所述旋流裝置包括一兩端封閉的柱體和柱體側(cè)面上至少兩個沿同一方向旋轉(zhuǎn)且均勻分布的螺旋結(jié)構(gòu)的渦流曲面葉片，所述渦流曲面葉片的螺旋中心線沿柱體軸線方向設(shè)置，所述柱體引導(dǎo)熱空氣進入，阻止多個進氣口相互干擾，所述渦流曲面葉片引導(dǎo)熱空氣沿葉片形狀形成緩速旋流。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的尿素?zé)峤夥磻?yīng)中引導(dǎo)氣流的方法，其特征在于:所述旋流裝置位于反應(yīng)器入口和/或反應(yīng)器本體內(nèi)，距反應(yīng)器內(nèi)壁一定距離形成一環(huán)狀區(qū)域，該環(huán)狀區(qū)域通過的熱空氣保持進入時的速度和方向，形成高速直流。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種尿素?zé)峤夥磻?yīng)中引導(dǎo)氣流的方法，所述尿素?zé)峤夥磻?yīng)在反應(yīng)器內(nèi)進行，所述反應(yīng)器包括反應(yīng)器入口、反應(yīng)器本體和反應(yīng)器出口，所述反應(yīng)器本體上設(shè)置提供霧化尿素溶液的噴槍，所述尿素?zé)峤夥磻?yīng)中熱空氣進入反應(yīng)器并經(jīng)引導(dǎo)后形成二維流場，所述二維流場為反應(yīng)器內(nèi)部中心區(qū)域為緩速旋流的氣流，反應(yīng)器內(nèi)部內(nèi)壁周圍的圓周區(qū)域為高速直流的氣流。中間緩速旋流的氣流延長反應(yīng)停留時間，周圍部分形成高速直流的氣流防止尿素溶液結(jié)晶粘壁，提高反應(yīng)效率。
文檔編號C01C1/08GK103172085SQ20131004672
公開日2013年6月26日 申請日期2013年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月6日
發(fā)明者彭代軍, 周燁, 宋紅兵 申請人:中國大唐集團環(huán)境技術(shù)有限公司, 中國大唐集團科技工程有限公司