引言

        選擇性催化還原法煙氣脫硝反應(yīng)所需還原劑氨氣的制備方法一般有液氨法、氨水法和尿素法 3 種。氨水由于建造、運(yùn)行成本高，運(yùn)輸、卸料、儲(chǔ)存、使用等環(huán)節(jié)均存在安全隱患的原因，自 20 世紀(jì) 90 年代以后，已經(jīng)很少被用作脫硝還原劑。目前還原劑主要用液氨或尿素制備，而尿素制氨技術(shù)又分為熱解和水解 2 種工藝路線。該文簡要介紹水解裝置儀表選型及控制回路。

 

1 尿素水解系統(tǒng)工藝介紹

        尿素槽罐車將尿素顆粒輸送到尿素溶解罐里，用除鹽水將尿素溶解成 40% ～ 50% 質(zhì)量濃度的尿素溶液，通過尿素溶解泵輸送到尿素溶液儲(chǔ)罐儲(chǔ)存。儲(chǔ)罐中的尿素溶液經(jīng)由尿素溶液給料泵、計(jì)量與分配裝置進(jìn)入水解模塊生成產(chǎn)物 NH 3 ，H 2 O 和 CO2，產(chǎn)物經(jīng)由氨噴射系統(tǒng)進(jìn)入 SCＲ 脫硝系統(tǒng)。典型的尿素水解制氨系統(tǒng)如圖 1 所示。

尿素水解法化學(xué)反應(yīng)式為:

CO(NH 2 ) 2 + H 2 O "NH 2 －COO －NH 4 "2NH 3 ↑ +CO 2 ↑。

 

2 熱控儀表選型

        基于尿素水解系統(tǒng)具有高溫、易堵塞、易腐蝕、易結(jié)晶的特點(diǎn)，結(jié)合系統(tǒng)需要和使用條件，儀表選型均選用具有類似工況使用經(jīng)驗(yàn)的產(chǎn)品，兼考慮經(jīng)濟(jì)、可靠、安全、先進(jìn)。與介質(zhì)接觸的儀表部件采用適合于工作環(huán)境的材質(zhì)。所有顯示儀表刻度單位應(yīng)符合國際單位制工程計(jì)量單位。對于作為調(diào)解控制目標(biāo)的儀表設(shè)備要求冗余設(shè)置，來提高控制的準(zhǔn)確性。

 

2． 1 料位儀表

        尿素溶液制備、儲(chǔ)存箱罐液位測量采用磁翻板液位計(jì)或雷達(dá)液位計(jì)，避免罐內(nèi)水蒸氣對液位測量產(chǎn)生影響;尿素水解反應(yīng)器本體內(nèi)尿素溶液液位測量采用帶導(dǎo)波桿的雷達(dá)料位計(jì)，避免罐內(nèi)沸騰、泡沫對液位測量產(chǎn)生影響，同時(shí)配套二次顯示儀表，安裝在罐側(cè)，便于就地觀測。

 

        液位計(jì)的連接法蘭應(yīng)根據(jù)測量工質(zhì)具有腐蝕、揮發(fā)等特性來選擇材質(zhì)，同時(shí)要保證連接法蘭的密封性。

 

2． 2 溫度儀表

        遠(yuǎn)傳溫度測量選擇雙支熱電阻(PT100)，就地溫度顯示采用雙金屬溫度計(jì)。為保證密封性，連接方式采用法蘭式，與介質(zhì)接觸的部件采用 316L 材質(zhì)，并采用了適合高溫環(huán)境的柔性石墨作為密封墊片。

 

2． 3 壓力儀表

        壓力變送器采用進(jìn)口智能式變送器。壓力表采用隔膜式不銹鋼壓力表，與介質(zhì)接觸的部件采用316L 材質(zhì)。考慮到尿素介質(zhì)易堵塞、易結(jié)晶的特點(diǎn)，尿素溶液測量采用法蘭式隔膜壓力變送器，尿素水解產(chǎn)品氣的壓力測量采用隔膜密封式壓力變送器。

 

2． 4 流量測量

        尿素溶液流量測量采用電磁流量計(jì)，電極材質(zhì)選用 316L 不銹鋼及以上。

 

2． 5 氨泄漏檢測儀

        在尿素水解器區(qū)域設(shè)置氨泄漏檢測儀，檢測是否有產(chǎn)品氣泄漏。

 

2． 6 執(zhí)行機(jī)構(gòu)

        考慮到尿素水解產(chǎn)品氣的特性，執(zhí)行機(jī)構(gòu)宜選用氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，電源選用 24 VDC 供電。

3 尿素水解系統(tǒng)主要控制回路

        尿素水解系統(tǒng)主要控制回路有尿素溶液供給調(diào)節(jié)控制、尿素水解產(chǎn)品氣供給調(diào)節(jié)控制和尿素水解蒸汽供給調(diào)節(jié)控制。

3． 1 尿素溶液供給調(diào)節(jié)控制

        通過尿素水解器液位來調(diào)節(jié)尿素水解器入口氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開度，使尿素水解器的液位保持在設(shè)定值范圍內(nèi)。

3． 2 尿素水解產(chǎn)品氣供給調(diào)節(jié)

        通過尿素水解器出口壓力來調(diào)節(jié)尿素水解器出口氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開度，使尿素水解器出口壓力恒定在設(shè)定值范圍內(nèi)。

3． 3 尿素水解蒸汽供給調(diào)節(jié)控制

        尿素水解蒸汽供給調(diào)節(jié)控制分 2 種，可任意選擇其中一種。

        1)通過尿素水解器入口壓力來調(diào)節(jié)蒸汽供給氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開度，使尿素水解器入口壓力恒定在設(shè)定值范圍內(nèi)。

        2)通過尿素水解器溫度來調(diào)節(jié)蒸汽供給氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開度，使尿素水解器溫度恒定在設(shè)定值范圍內(nèi)。

4 結(jié)語

        尿素水解技術(shù)在國內(nèi)燃煤發(fā)電廠脫硝中的應(yīng)用越來越多。該文介紹了尿素制氨熱控儀表選型及主要控制回路，僅供脫硝尿素水解制氨裝置儀表選型參考。