引言

        選擇性催化還原法煙氣脫硝反應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、運行成本高，運輸、卸料、儲存、使用等環節均存在安全隱患的原因，自 20 世紀 90 年代以后，已經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% 質量濃度的尿素溶液，通過尿素溶解泵輸送到尿素溶液儲罐儲存。儲罐中的尿素溶液經由尿素溶液給料泵、計量與分配裝置進入水解模塊生成產物 NH 3 ，H 2 O 和 CO2，產物經由氨噴射系統進入 SCＲ 脫硝系統。典型的尿素水解制氨系統如圖 1 所示。

尿素水解法化學反應式為:

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

 

2 熱控儀表選型

        基于尿素水解系統具有高溫、易堵塞、易腐蝕、易結晶的特點，結合系統需要和使用條件，儀表選型均選用具有類似工況使用經驗的產品，兼考慮經濟、可靠、安全、先進。與介質接觸的儀表部件采用適合于工作環境的材質。所有顯示儀表刻度單位應符合國際單位制工程計量單位。對于作為調解控制目標的儀表設備要求冗余設置，來提高控制的準確性。

 

2． 1 料位儀表

        尿素溶液制備、儲存箱罐液位測量采用磁翻板液位計或雷達液位計，避免罐內水蒸氣對液位測量產生影響;尿素水解反應器本體內尿素溶液液位測量采用帶導波桿的雷達料位計，避免罐內沸騰、泡沫對液位測量產生影響，同時配套二次顯示儀表，安裝在罐側，便于就地觀測。

 

        液位計的連接法蘭應根據測量工質具有腐蝕、揮發等特性來選擇材質，同時要保證連接法蘭的密封性。

 

2． 2 溫度儀表

        遠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。為保證密封性，連接方式采用法蘭式，與介質接觸的部件采用 316L 材質，并采用了適合高溫環境的柔性石墨作為密封墊片。

 

2． 3 壓力儀表

        壓力變送器采用進口智能式變送器。壓力表采用隔膜式不銹鋼壓力表，與介質接觸的部件采用316L 材質。考慮到尿素介質易堵塞、易結晶的特點，尿素溶液測量采用法蘭式隔膜壓力變送器，尿素水解產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，電極材質選用 316L 不銹鋼及以上。

 

2． 5 氨泄漏檢測儀

        在尿素水解器區域設置氨泄漏檢測儀，檢測是否有產品氣泄漏。

 

2． 6 執行機構

        考慮到尿素水解產品氣的特性，執行機構宜選用氣動執行機構，電源選用 24 VDC 供電。

3 尿素水解系統主要控制回路

        尿素水解系統主要控制回路有尿素溶液供給調節控制、尿素水解產品氣供給調節控制和尿素水解蒸汽供給調節控制。

3． 1 尿素溶液供給調節控制

        通過尿素水解器液位來調節尿素水解器入口氣動調節閥的開度，使尿素水解器的液位保持在設定值范圍內。

3． 2 尿素水解產品氣供給調節

        通過尿素水解器出口壓力來調節尿素水解器出口氣動調節閥的開度，使尿素水解器出口壓力恒定在設定值范圍內。

3． 3 尿素水解蒸汽供給調節控制

        尿素水解蒸汽供給調節控制分 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節蒸汽供給氣動調節閥的開度，使尿素水解器入口壓力恒定在設定值范圍內。

        2)通過尿素水解器溫度來調節蒸汽供給氣動調節閥的開度，使尿素水解器溫度恒定在設定值范圍內。

4 結語

        尿素水解技術在國內燃煤發電廠脫硝中的應用越來越多。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。