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尿素水解制氨装置仪表选型及控制

发布日期:2020-03-03 11:07:30  来源:  作者:  浏览次数:
【导读】:在大型燃煤机组反硝化系统中,尿素作为还原剂用于合成氨气的应用日益增多。近年来,尿素水解技术在大型燃煤机组脱硝中的应用越来越普遍。通过了解尿素水解装置的运行条件和工况,可为选择合适的仪器及尿素水解装置的控制方式提供参考。......

 摘要:在大型燃煤机组反硝化系统中,尿素作为还原剂用于合成氨气的应用日益增多。近年来,尿素水解技术在大型燃煤机组脱硝中的应用越来越普遍。通过了解尿素水解装置的运行条件和工况,可为选择合适的仪器及尿素水解装置的控制方式提供参考。

 
引言
        选择性催化还原法烟气脱硝反应所需还原剂氨气的制备方法一般有液氨法、氨水法和尿素法 3 种。氨水由于建造、运行成本高,运输、卸料、储存、使用等环节均存在安全隐患的原因,自 20 世纪 90 年代以后,已经很少被用作脱硝还原剂。目前还原剂主要用液氨或尿素制备,而尿素制氨技术又分为热解和水解 2 种工艺路线。该文简要介绍水解装置仪表选型及控制回路。
 
1 尿素水解系统工艺介绍
        尿素槽罐车将尿素颗粒输送到尿素溶解罐里,用除盐水将尿素溶解成 40% ~ 50% 质量浓度的尿素溶液,通过尿素溶解泵输送到尿素溶液储罐储存。储罐中的尿素溶液经由尿素溶液给料泵、计量与分配装置进入水解模块生成产物 NH 3 ,H 2 O 和 CO2,产物经由氨喷射系统进入 SCR 脱硝系统。典型的尿素水解制氨系统如图 1 所示。
典型的尿素水解制氨系统
尿素水解法化学反应式为:
CO(NH 2 ) 2 + H 2 O "NH 2 -COO -NH 4 "2NH 3 ↑ +CO 2 ↑。
 
2 热控仪表选型
        基于尿素水解系统具有高温、易堵塞、易腐蚀、易结晶的特点,结合系统需要和使用条件,仪表选型均选用具有类似工况使用经验的产品,兼考虑经济、可靠、安全、先进。与介质接触的仪表部件采用适合于工作环境的材质。所有显示仪表刻度单位应符合国际单位制工程计量单位。对于作为调解控制目标的仪表设备要求冗余设置,来提高控制的准确性。
 
2. 1 料位仪表
        尿素溶液制备、储存箱罐液位测量采用磁翻板液位计雷达液位计,避免罐内水蒸气对液位测量产生影响;尿素水解反应器本体内尿素溶液液位测量采用带导波杆的雷达料位计,避免罐内沸腾、泡沫对液位测量产生影响,同时配套二次显示仪表,安装在罐侧,便于就地观测。
 
        液位计的连接法兰应根据测量工质具有腐蚀、挥发等特性来选择材质,同时要保证连接法兰的密封性。
 
2. 2 温度仪表
        远传温度测量选择双支热电阻(PT100),就地温度显示采用双金属温度计。为保证密封性,连接方式采用法兰式,与介质接触的部件采用 316L 材质,并采用了适合高温环境的柔性石墨作为密封垫片。
 
2. 3 压力仪表
        压力变送器采用进口智能式变送器。压力表采用隔膜式不锈钢压力表,与介质接触的部件采用316L 材质。考虑到尿素介质易堵塞、易结晶的特点,尿素溶液测量采用法兰式隔膜压力变送器,尿素水解产品气的压力测量采用隔膜密封式压力变送器。
 
2. 4 流量测量
        尿素溶液流量测量采用电磁流量计,电极材质选用 316L 不锈钢及以上。
 
2. 5 氨泄漏检测仪
        在尿素水解器区域设置氨泄漏检测仪,检测是否有产品气泄漏。
 
2. 6 执行机构
        考虑到尿素水解产品气的特性,执行机构宜选用气动执行机构,电源选用 24 VDC 供电。
3 尿素水解系统主要控制回路
        尿素水解系统主要控制回路有尿素溶液供给调节控制、尿素水解产品气供给调节控制和尿素水解蒸汽供给调节控制。
3. 1 尿素溶液供给调节控制
        通过尿素水解器液位来调节尿素水解器入口气动调节阀的开度,使尿素水解器的液位保持在设定值范围内。
3. 2 尿素水解产品气供给调节
        通过尿素水解器出口压力来调节尿素水解器出口气动调节阀的开度,使尿素水解器出口压力恒定在设定值范围内。
3. 3 尿素水解蒸汽供给调节控制
        尿素水解蒸汽供给调节控制分 2 种,可任意选择其中一种。
        1)通过尿素水解器入口压力来调节蒸汽供给气动调节阀的开度,使尿素水解器入口压力恒定在设定值范围内。
        2)通过尿素水解器温度来调节蒸汽供给气动调节阀的开度,使尿素水解器温度恒定在设定值范围内。
4 结语
        尿素水解技术在国内燃煤发电厂脱硝中的应用越来越多。该文介绍了尿素制氨热控仪表选型及主要控制回路,仅供脱硝尿素水解制氨装置仪表选型参考。

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