張覺莉

摘 要：根據(jù)我國尿素水解制氨技術(shù)的發(fā)展，本人旨要探討尿素水解制氨技術(shù)，儀表選型及控制設計，按照實際情況和實驗證明，供大家參考。

關(guān)鍵詞：燃煤電廠 脫硝 尿素水解制氨 儀表 控制

中圖分類號：X5 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）03（c）-0093-01

隨著國家對電站煙氣排放標準的提高，煙氣脫硝工程列入了“十二五”的發(fā)展規(guī)劃（以下簡稱規(guī)劃）。規(guī)劃中把氮氧化物的總量控制工作提上日程，強調(diào)“繼續(xù)開展氮氧化物控制研究，加快氮氧化物控制技術(shù)開發(fā)與示范，為實施總量控制創(chuàng)造條件”。而作為脫硝還原劑液氨的運用由于受到安全、地域等因素的限制，尿素水解制氨技術(shù)逐漸受到青睞。從對國外目前所發(fā)展的幾種尿素水解制氨技術(shù)來分析，該技術(shù)化學反應快、負荷跟蹤能力強、原料適應力強，是一種很引人去探討的尿素制氨技術(shù)。大型燃煤電廠煙氣脫硝用尿素水解制氨技術(shù)及成套裝置是國家科技部批復的高技術(shù)研究發(fā)展計劃（863計劃）配套研發(fā)項目，2013年也已列入了中電聯(lián)節(jié)能環(huán)保分會第一批節(jié)能環(huán)保推廣應用課題計劃項目。

1 水解原理

尿素具有水解效果，在一定的溫度條件下能水解生成氨和二氧化碳?；瘜W反應式：NH2CONH2+H2O→NH2COONH4，NH2COONH4→2NH3+CO2

2 國產(chǎn)尿素水解制氨系統(tǒng)成套裝置的特點

（1）采用尿素作為煙氣脫硝還原劑的氨源、利用電廠輔汽作為熱源，就地將尿素溶液轉(zhuǎn)化成為脫硝所需要的還原劑氨氣。解決了采用液氨工藝的原材料運輸、儲存和使用的安全問題，也解決了采用尿素熱解工藝的高能耗、高物耗問題。

（2）經(jīng)歷了實驗室試驗、中式縮小裝置試驗到大型燃煤機組實際運行三個階段，運行可靠。

（3）解決了傳統(tǒng)尿素水解制氨工藝的堵塞、腐蝕和跟隨機組響應等關(guān)鍵問題。

（4）解決了以前國外企業(yè)壟斷該技術(shù)，轉(zhuǎn)讓技術(shù)費高，脫硝的成本高，缺乏對脫硝核心技術(shù)掌握的問題。

3 尿素水解制氨系統(tǒng)成套裝置儀表選型及控制設計

3.1 儀表選型

基于尿素水解系統(tǒng)的特點：高溫、易堵塞、易腐蝕，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)驗的產(chǎn)品，并考慮經(jīng)濟可靠、實用、先進。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符合國際標準工程計量單位。

3.1.1 料位儀表

水解器本體內(nèi)待水解的尿素溶液液位測量采用桿式導波雷達料位計，避免罐內(nèi)沸騰、泡沫對液位測量產(chǎn)生影響。同時配套二次顯示儀表，安裝在罐側(cè)，便于就地觀測。

3.1.2 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，并采用了適合高溫環(huán)境的柔性石墨作為密封墊片。

3.1.3 壓力儀表

壓力變送器采用進口智能式變送器，輸出4～20 mA（兩線制）。壓力表采用不銹鋼壓力表，與介質(zhì)接觸的部件采用316L材質(zhì)?？紤]到尿素介質(zhì)易堵塞易結(jié)晶的特點，尿素介質(zhì)的壓力測量均采用法蘭式隔膜取壓，并設計有沖洗接口。

3.2 控制設計

3.2.1 啟動

初次冷啟動時，應向容器內(nèi)加入50%的脫鹽水和50%的稀釋尿素溶液，直至液面超過管束高度（目標液位）。填料完畢后將啟動預熱程序。先將尿素溶液加熱至略低于尿素反應臨界溫度值的狀態(tài)，大約115.6 ℃。當系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為“噴氨”狀態(tài)，更多的蒸汽氣流通過管束，尿素被水解為氨基甲酸銨，隨后氨基甲酸銨再分解成氨氣和二氧化碳。

3.2.2 正常操作

尿素水解反應屬于吸熱反應，因此需要輸入熱量（低壓蒸汽）以產(chǎn)生氨氣隨著產(chǎn)品氣從水解器中產(chǎn)出，調(diào)整輸入水解器的熱量以維持壓力在設定值。一般為0.55 Mpa。為維持設定壓力值，溫度相應地變化。根據(jù)水解器中的壓力變化，通過調(diào)節(jié)加熱蒸汽流或出水解器氨蒸氣流量使氣壓維持在設定值。

3.2.3 負荷變化

因為在該過程中尿素溶液被消耗，所以水解器內(nèi)的液位將在控制程序下由稀釋的尿素溶液來補充，維持在目標液位。如果水解器處于準備噴氨狀態(tài)而不是噴氨狀態(tài)，控制系統(tǒng)將把水解器壓力值控制在0.45 Mpa。為了保持壓力值處于0.45 Mpa，溫度高低可以為任意值。

3.2.4 停車操作

正常停車過程中，尿素溶液繼續(xù)進料，熱量輸入停止。水解器的余熱繼續(xù)產(chǎn)生氨氣、二氧化碳和水蒸氣，由工藝排放。當水解器溫度下降到93 ℃時，系統(tǒng)進入待機狀態(tài)。如果需要進一步的停機或者維修，則沖入除鹽水。如緊急停車，水解器停止供熱、供料，產(chǎn)品氣出口閥關(guān)閉。如果此時水解器壓力高，將啟用氨蒸汽回流和緊急冷卻的預防手段。

4 國產(chǎn)尿素水解法制氨技術(shù)及成套裝置的成就

該項技術(shù)及其成套裝置的研發(fā)歷時5年，經(jīng)歷了實驗室試驗、中式縮小裝置試驗到大型燃煤機組實際運行三個階段。2013年3月，由中國電力企業(yè)聯(lián)合會在成都主持召開了“煙氣脫硝用尿素水解制氨技術(shù)及其成套裝置在大型燃煤電廠應用”的專家評審會。與會專家對該項技術(shù)及其成套裝置的投運情況給予了高度肯定。

5 結(jié)論

尿素水解技術(shù)是國內(nèi)外重要的尿素制氨技術(shù)，從對國外目前所發(fā)展的幾種尿素水解制氨技術(shù)來分析，該技術(shù)化學反應快、負荷跟蹤能力強、原料適應力強，是一種很引人去探討的尿素制氨技術(shù)。開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高效尿素水解制氨技術(shù)及其成套裝置對促進環(huán)保事業(yè)的可持續(xù)、協(xié)調(diào)發(fā)展都具有重要意義。

參考文獻

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[2] 李遵基.熱工自動控制系統(tǒng)[M].華北電力大學、中國電力出版社，2002（7）.endprint