[发明专利]一种尿素水解反应器控制系统和方法

摘要

本发明一种能够通过氨气需求量直接得到水解反应产品气需求质量流量和水解反应需热量，调整及时，使得水解反应速度的负荷跟随性提高，氨气供应稳定高效的尿素水解反应器控制系统和方法。控制方法包括，步骤一，根据氨气需求质量流量对产品气需求质量流量进行调节；步骤二，根据氨气需求量对蒸汽流量进行调节；控制系统包括用于接收水解反应器氨气需求指令、水解反应器测量信号的PLC控制器；通过氨气需求质量流量的引入和设定，直接得出水解反应产品气需求质量流量和水解反应需热量，并通过执行机构及时调整，使得水解反应速度的负荷跟随性提高，达到尿素水解制氨系统与SCR烟气脱硝系统的联合运行的目的，保证了氨气连续稳定高效的供应。

主权项

一种尿素水解反应器控制方法，其特征在于，包括如下步骤，步骤一，根据氨气需求质量流量对产品气需求质量流量进行调节；1.1由尿素溶液密度和尿素溶液温度，通过尿素溶液密度与质量浓度关系函数f3，得到对应温度工况下尿素溶液质量浓度；1.2由氨气需求量和尿素溶液质量浓度，通过水解反应产品气需求质量流量与氨气需求质量流量关系函数f1，得到对应尿素溶液浓度工况下产品气需求质量流量；1.3将产品气需求质量流量作为产品气流量PID控制的目标值，与产品气修正系数和产品气的实时流量一同进行闭环产品气流量PID控制，实现产品气需求质量流量跟随氨气需求量的直接变化；步骤二，根据氨气需求量对蒸汽流量进行调节；2.1由尿素溶液质量浓度和产品气需求质量流量，通过水解反应产品气需求质量流量与反应需热量关系函数f2，得到对应尿素溶液质量浓度工况下反应需热量；2.2由蒸汽温度和蒸汽压力，通过饱和水蒸气气化潜热函数f4，得到蒸汽完全气化的当前放热量；并与反应需热量比较得到加热时的蒸汽需求流量；2.3将蒸汽需求流量作为蒸汽流量PID控制的目标值，与蒸汽修正系数和实时的蒸汽流量一同进行闭环蒸汽流量PID控制，实现蒸汽流量跟随氨气需求量的直接变化；其中，水解反应产品气需求质量流量与氨气需求质量流量关系函数f1，具体表示为，Q产品气＝(QNH3×1.7647)/w；其中，Q产品气为尿素水解反应产品需求气质量流量；QNH3为氨气需求质量流量；w为尿素溶液质量浓度；水解反应产品气需求质量流量与反应需热量关系函数f2，具体表示为，q吸＝A×w×Q产品气其中，q吸为尿素水解反应需热量；A为尿素水解反应产品气需求质量流量与反应需热量系数；Q产品气为尿素水解反应产品气需求质量流量；尿素溶液密度与质量浓度关系函数f3，具体表示为，w＝2.71×10‑3t‑4.2+(7.36×10‑6t2+29.72t+26.31ρ‑12.12)1/2；其中，t为尿素水解反应时尿素溶液温度；ρ为尿素溶液密度；通过饱和水蒸气气化潜热函数f4；当加热蒸汽为饱和态时表示为，q放＝4.184×(‑0.003t2+0.139t+557.6)；其中，q放为单位质量饱和水蒸气凝结为饱和水所放出热量；当加热蒸汽为不饱和态时，将蒸汽压力引入f4中进行修正。