一種尿素水解反應(yīng)器控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及煙氣脫硝系統(tǒng)中尿素水解制氨裝置，具體為一種尿素水解反應(yīng)器控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]燃煤發(fā)電廠的煤炭燃燒伴隨著大量的氮氧化物(NOx)的排放，對大氣造成污染。隨著國家環(huán)境保護政策的日益嚴格，利用氨氣(NH3)作為還原劑對鍋爐排放煙氣進行脫硝處理的技術(shù)，已經(jīng)全面推廣。當(dāng)今，在燃煤發(fā)電廠如何安全、連續(xù)、有效的制備氨氣成為眾多生產(chǎn)企業(yè)面臨的一個新的問題。
[0003]在實際生產(chǎn)過程中，利用液氨、氨水制備脫硝還原劑氨氣，有著及其嚴格的審批和監(jiān)管政策，且液氨、氨水的存儲設(shè)備屬于重大危險源，安全運行成本極高。因此利用風(fēng)險系數(shù)較低的尿素顆粒制備氨氣的工藝方案已經(jīng)逐漸成為大多產(chǎn)企業(yè)首選。
[0004]目前常見的尿素顆粒制備氨氣的工藝方法主要有尿素溶液熱解方案（以下簡稱“熱解”）和尿素溶液水解方案（以下簡稱“水解”）。熱解方案的噴氨量控制可通過對尿素溶液的進入量進行簡單閉環(huán)控制，調(diào)節(jié)品質(zhì)能夠滿足機組負荷波動及嚴格環(huán)保指標(biāo)的要求。但熱解方案需配置較大功率的電加熱器，耗電量極大，直接影響到機組的運行節(jié)能水平。
[0005]水解方案利用低參數(shù)水蒸汽對尿素溶液進行加熱，促使其發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生還原性產(chǎn)品氣體，運行成本低且安全性較高。但由于該方案工藝流程中存在化學(xué)反應(yīng)，相對于物理變化存在遲滯，導(dǎo)致水解方案的負荷跟隨性較差。由于尿素水解反應(yīng)產(chǎn)品氣輸送過程中需要高溫伴熱，否則極易結(jié)晶造成管路堵塞，因此采用安裝緩沖罐的方法保證穩(wěn)定汽源壓力的方案成本較高。
[0006]目前常用的方案是調(diào)節(jié)水解反應(yīng)器蒸汽流量，調(diào)整供氣壓力。當(dāng)機組升負荷時，通過增加水解反應(yīng)器蒸汽量增加輸入熱量，加快水解反應(yīng)保證供氣壓力。但該過程具有較大延遲性，導(dǎo)致SCR反應(yīng)器噴氨量不足，鍋爐氮氧化物排放短期超標(biāo)。當(dāng)機組降負荷時，氨氣需求量下降，尿素水解反應(yīng)減速。為了保證尿素水解反應(yīng)器壓力不超標(biāo)，需向煙氣中繼續(xù)噴氨，這將導(dǎo)致SCR反應(yīng)器出口氨逃逸超標(biāo)，對下游設(shè)備造成影響，同時造成尿素溶液的浪費。
【實用新型內(nèi)容】
[0007]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實用新型提供一種結(jié)構(gòu)簡單，精確可靠，響應(yīng)迅速，實時控制的尿素水解反應(yīng)器控制系統(tǒng)。
[0008]本實用新型是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：
[0009]—種尿素水解反應(yīng)器控制系統(tǒng)，包括檢測裝置，控制裝置和執(zhí)行機構(gòu)；
[0010]檢測裝置包括分別設(shè)置在尿素水解反應(yīng)器蒸汽供應(yīng)管路上的蒸汽壓力計，蒸汽溫度計和蒸汽流量計，分別設(shè)置在尿素水解反應(yīng)器上的尿素溶液密度計和尿素溶液溫度計；所述的控制裝置包括產(chǎn)品氣需求質(zhì)量流量檢測模塊，反應(yīng)需熱量檢測模塊，尿素溶液質(zhì)量濃度檢測模塊和蒸汽需求流量檢測模塊，以及比較器和用于對蒸汽流量調(diào)節(jié)閥進行PID閉環(huán)控制的蒸汽PID控制器;所述的執(zhí)行機構(gòu)包括設(shè)置在尿素水解反應(yīng)器蒸汽供應(yīng)管路上的蒸汽流量調(diào)節(jié)閥；
[0011]氣需求質(zhì)量流量檢測模塊的輸入端連接上位機輸出端輸出的氨氣需求質(zhì)量流量信號和尿素溶液質(zhì)量濃度檢測模塊的輸出端輸出的溶液濃度信號；
[0012]反應(yīng)需熱量檢測模塊的輸入端分別連接氣需求質(zhì)量流量檢測模塊的輸出端輸出的產(chǎn)品氣需求質(zhì)量流量信號和尿素溶液質(zhì)量濃度檢測模塊的輸出端輸出的溶液濃度信號；
[0013]尿素溶液質(zhì)量濃度檢測模塊的輸入端分別連接尿素溶液密度計和尿素溶液溫度計輸出端；
[0014]蒸汽需求流量檢測模塊的輸入端分別連接蒸汽壓力計的蒸汽溫度計輸出端；
[0015]比較器的輸入端分別連接反應(yīng)需熱量檢測模塊的輸出端輸出的反應(yīng)需熱量信號和蒸汽需求流量檢測模塊的輸出端輸出的當(dāng)前放熱量信號；蒸汽PID控制器的目標(biāo)控制端連接比較器的輸出端輸出蒸汽需求流量信號，反饋端連接蒸汽氣流量計的輸出端，輸出端連接蒸汽流量調(diào)節(jié)閥的控制端。
[0016]優(yōu)選的，檢測裝置還包括設(shè)置在尿素水解反應(yīng)器產(chǎn)品氣輸出管路上的產(chǎn)品氣流量計;執(zhí)行機構(gòu)還包括設(shè)置在尿素水解反應(yīng)器產(chǎn)品氣輸出管路上的產(chǎn)品氣流量調(diào)節(jié)閥；控制裝置包括用于對產(chǎn)品氣流量調(diào)節(jié)閥進行PID閉環(huán)控制的產(chǎn)品氣PID控制器；
[0017]產(chǎn)品氣PID控制器的目標(biāo)控制端連接氣需求質(zhì)量流量檢測模塊的輸出端輸出的產(chǎn)品氣需求質(zhì)量流量信號，反饋端連接產(chǎn)品氣流量計的輸出端，輸出端連接產(chǎn)品氣流量調(diào)節(jié)閥的控制端。
[0018]優(yōu)選的，產(chǎn)品氣需求質(zhì)量流量檢測模塊，反應(yīng)需熱量檢測模塊，尿素溶液質(zhì)量濃度檢測模塊和蒸汽需求流量檢測模塊均分別采用對應(yīng)功能的PLC控制器。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下有益的技術(shù)效果：
[0020]本實用新型通過氨氣需求質(zhì)量流量的引入和設(shè)定，利用通過硬件邏輯連接的各個檢測模塊和PID控制器，直接得出水解反應(yīng)產(chǎn)品氣需求質(zhì)量流量和水解反應(yīng)需熱量，并通過執(zhí)行機構(gòu)及時調(diào)整，使得水解反應(yīng)速度的負荷跟隨性提高，達到尿素水解制氨系統(tǒng)與SCR煙氣脫硝系統(tǒng)的聯(lián)合運行的目的，保證了氨氣連續(xù)、穩(wěn)定、高效的供應(yīng);控制系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)簡單，連接方便，設(shè)計合理，工作穩(wěn)定可靠，實現(xiàn)對蒸汽流量的實時控制。
[0021]進一步的，通過在尿素水解反應(yīng)器中采集到的尿素溶液密度和溫度利用對應(yīng)檢測模塊中的多項式運算得出尿素溶液實時質(zhì)量濃度值，用于精確計算該工況下尿素水解產(chǎn)品氣中氨氣的成分，并通過與氨氣需求量的對比將運行偏差數(shù)據(jù)引入該系統(tǒng)。
[0022]進一步的，通過在尿素水解反應(yīng)器中采集到的加熱蒸汽壓力、加熱蒸汽溫度和加熱蒸汽質(zhì)量流量，利用對應(yīng)檢測模塊中的多項式運算得出加熱蒸汽放熱量實時值，并與當(dāng)前尿素水解反應(yīng)需熱量比較，通過蒸汽流量調(diào)節(jié)消除該偏差，保證該系統(tǒng)加熱負荷能夠及時響應(yīng)運行需求。
[0023]進一步的，通過在尿素水解反應(yīng)器中得到的產(chǎn)品氣質(zhì)量流量，將產(chǎn)品氣質(zhì)量流量實時值及該工況下產(chǎn)品氣需求量偏差引入控制系統(tǒng)，并通過產(chǎn)品氣流量調(diào)節(jié)閥消除偏差，最終響應(yīng)需氨量負荷。
【附圖說明】
[0024]圖I為本實用新型所述控制方法的邏輯框圖。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合具體的實施例對本實用新型做進一步的詳細說明，所述是對本實用新型的解釋而不是限定。
[0026]本實用新型一種尿素水解反應(yīng)器控制系統(tǒng)，如圖I所示，其包括檢測裝置，控制裝置和執(zhí)行機構(gòu);檢測裝置包括分別設(shè)置在尿素水解反應(yīng)器蒸汽供應(yīng)管路上的蒸汽壓力計5，蒸汽溫度計6和蒸汽流量計7，分別設(shè)置在尿素水解反應(yīng)器上的尿素溶液密度計4和尿素溶液溫度計3;所述的控制裝置包括產(chǎn)品氣需求質(zhì)量流量檢測模塊fl，反應(yīng)需熱量檢測模塊f2，尿素溶液質(zhì)量濃度檢測模塊f3和蒸汽需求流量檢測模塊f4，以及比較器11和用于對蒸汽流量調(diào)節(jié)閥2進行PID閉環(huán)控制的蒸汽PID控制器10;執(zhí)行機構(gòu)包括設(shè)置在尿素水解反應(yīng)器蒸汽供應(yīng)管路上的蒸汽流量調(diào)節(jié)閥2;氣需求質(zhì)量流量檢測模塊fl的輸入端連接上位機輸出端輸出的氨氣需求質(zhì)量流量信號和尿素溶液質(zhì)量濃度檢測模塊f3的輸出端輸出的溶液濃度信號;反應(yīng)需熱量檢測模塊f2的輸入端分別連接氣需求質(zhì)量流量檢測模塊Π的輸出端輸出的產(chǎn)品氣需求質(zhì)量流量信號和尿素溶液質(zhì)量濃度檢測模塊f3的輸出端輸出的溶液濃度信號;尿素溶液質(zhì)量濃度檢測模塊f3的輸入端分別連接尿素溶液密度計4和尿素溶液溫度計3輸出端;蒸汽需求流量檢測模塊f4的輸入端分別連接蒸汽壓力計5的蒸汽溫度計6輸出端；比較器11的輸入端分別連接反應(yīng)需熱量檢測模塊f2的輸出端輸出的反應(yīng)需熱量信號和蒸汽需求流量檢測模塊f4的輸出端輸出的當(dāng)前放熱量信號；蒸汽PID控制器10的目標(biāo)控制端連接比較器11的輸出端輸出蒸汽需求流量信號，反饋端連接蒸汽氣流量計7的輸出端，輸出端連接蒸汽流量調(diào)節(jié)閥2的控制端。
[0027]優(yōu)選的，檢測裝置還包括設(shè)置在尿素水解反應(yīng)器產(chǎn)品氣輸出管路上的產(chǎn)品氣流量計8;執(zhí)行機構(gòu)還包括設(shè)置在尿素水解反應(yīng)器產(chǎn)品氣輸出管路上的產(chǎn)品氣