[实用新型]一种尿素水解反应器控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及烟气脱硝系统中尿素水解制氨装置，具体为一种尿素水 解反应器控制系统。

背景技术

燃煤发电厂的煤炭燃烧伴随着大量的氮氧化物(NO_X)的排放，对大气 造成污染。随着国家环境保护政策的日益严格，利用氨气(NH₃)作为还原 剂对锅炉排放烟气进行脱硝处理的技术，已经全面推广。当今，在燃煤发电 厂如何安全、连续、有效的制备氨气成为众多生产企业面临的一个新的问 题。

在实际生产过程中，利用液氨、氨水制备脱硝还原剂氨气，有着及其严 格的审批和监管政策，且液氨、氨水的存储设备属于重大危险源，安全运行 成本极高。因此利用风险系数较低的尿素颗粒制备氨气的工艺方案已经逐渐 成为大多产企业首选。

目前常见的尿素颗粒制备氨气的工艺方法主要有尿素溶液热解方案(以 下简称“热解”)和尿素溶液水解方案(以下简称“水解”)。热解方案的喷 氨量控制可通过对尿素溶液的进入量进行简单闭环控制，调节品质能够满足 机组负荷波动及严格环保指标的要求。但热解方案需配置较大功率的电加热 器，耗电量极大，直接影响到机组的运行节能水平。

水解方案利用低参数水蒸汽对尿素溶液进行加热，促使其发生化学反 应，产生还原性产品气体，运行成本低且安全性较高。但由于该方案工艺流 程中存在化学反应，相对于物理变化存在迟滞，导致水解方案的负荷跟随性 较差。由于尿素水解反应产品气输送过程中需要高温伴热，否则极易结晶造 成管路堵塞，因此采用安装缓冲罐的方法保证稳定汽源压力的方案成本较 高。

目前常用的方案是调节水解反应器蒸汽流量，调整供气压力。当机组升 负荷时，通过增加水解反应器蒸汽量增加输入热量，加快水解反应保证供气 压力。但该过程具有较大延迟性，导致SCR反应器喷氨量不足，锅炉氮氧 化物排放短期超标。当机组降负荷时，氨气需求量下降，尿素水解反应减 速。为了保证尿素水解反应器压力不超标，需向烟气中继续喷氨，这将导致 SCR反应器出口氨逃逸超标，对下游设备造成影响，同时造成尿素溶液的 浪费。

实用新型内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种结构简单，精确可 靠，响应迅速，实时控制的尿素水解反应器控制系统。

本实用新型是通过以下技术方案来实现：

一种尿素水解反应器控制系统，包括检测装置，控制装置和执行机构；

检测装置包括分别设置在尿素水解反应器蒸汽供应管路上的蒸汽压力 计，蒸汽温度计和蒸汽流量计，分别设置在尿素水解反应器上的尿素溶液密 度计和尿素溶液温度计；所述的控制装置包括产品气需求质量流量检测模 块，反应需热量检测模块，尿素溶液质量浓度检测模块和蒸汽需求流量检测 模块，以及比较器和用于对蒸汽流量调节阀进行PID闭环控制的蒸汽PID 控制器；所述的执行机构包括设置在尿素水解反应器蒸汽供应管路上的蒸汽 流量调节阀；

气需求质量流量检测模块的输入端连接上位机输出端输出的氨气需求质 量流量信号和尿素溶液质量浓度检测模块的输出端输出的溶液浓度信号；

反应需热量检测模块的输入端分别连接气需求质量流量检测模块的输出 端输出的产品气需求质量流量信号和尿素溶液质量浓度检测模块的输出端输 出的溶液浓度信号；

尿素溶液质量浓度检测模块的输入端分别连接尿素溶液密度计和尿素溶 液温度计输出端；

蒸汽需求流量检测模块的输入端分别连接蒸汽压力计的蒸汽温度计输出 端；

比较器的输入端分别连接反应需热量检测模块的输出端输出的反应需热 量信号和蒸汽需求流量检测模块的输出端输出的当前放热量信号；蒸汽PID 控制器的目标控制端连接比较器的输出端输出蒸汽需求流量信号，反馈端连 接蒸汽气流量计的输出端，输出端连接蒸汽流量调节阀的控制端。

优选的，检测装置还包括设置在尿素水解反应器产品气输出管路上的产 品气流量计；执行机构还包括设置在尿素水解反应器产品气输出管路上的产 品气流量调节阀；控制装置包括用于对产品气流量调节阀进行PID闭环控 制的产品气PID控制器；

产品气PID控制器的目标控制端连接气需求质量流量检测模块的输出 端输出的产品气需求质量流量信号，反馈端连接产品气流量计的输出端，输 出端连接产品气流量调节阀的控制端。