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(shí)用新型涉及火電廠脫硝用尿素水解制氨設(shè)備，具體為尿素水解反應(yīng)器控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外發(fā)電企業(yè)對(duì)液氨使用過(guò)程中的潛在危險(xiǎn)越來(lái)越重視，在某些特殊地區(qū)及距離城市、居民區(qū)較近的燃煤電廠中，尿素水解制氨已成為制備SCR脫硝還原劑的推薦工藝。
[0003]尿素水解制氨工藝在火電廠SCR脫硝還原劑制備工段中逐漸得到應(yīng)用，其操作條件和工藝路線與傳統(tǒng)的化工行業(yè)尿素深度水解技術(shù)存在顯著差別(CN204057981U，尿素水解反應(yīng)器；CN203513297U，尿素溶液水解制氨系統(tǒng)；CN202430017U，一種應(yīng)用于煙氣脫硝的尿素水解器；CN201458752U ;制取煙氣脫氮所需還原劑的尿素水解系統(tǒng)；CN201971645U，尿素水解制氨系統(tǒng))?；痣姀S尿素水解工藝是為了更方便、經(jīng)濟(jì)地制備脫硝需要的氨氣，其原理為利用尿素溶液在壓力釜中發(fā)生水解反應(yīng)生成氨氣。
[0004]尿素水解反應(yīng)器的熱源可選用鍋爐二次風(fēng)，如中國(guó)專利CN203922753U公開的一種利用鍋爐氣體的尿素水解制氨方法和裝置；也可選用電加熱方式，如中國(guó)專利CN203095628U公開的一種用于煙氣脫硝的電加熱尿素水解制氨反應(yīng)器，但最為經(jīng)濟(jì)可行的熱源是鍋爐產(chǎn)生的低壓蒸汽。加熱蒸汽通過(guò)盤管的方式進(jìn)入水解器，加熱蒸汽不與尿素溶液混合，通過(guò)盤管回流，需要增加I個(gè)冷凝水回收裝置，水解器內(nèi)的氣液兩相平衡體系的壓力約為0.6?1.0MPa,溫度約150°C。水解后的產(chǎn)物為NH3、C02、H20的混合蒸汽，經(jīng)除霧器除掉攜帶的水滴后，通過(guò)自身壓力送往氨氣稀釋系統(tǒng)，加入空氣后稀釋成濃度約5 %的氨氣，送往SCR脫硝系統(tǒng)。
[0005]尿素水解裝置一般采用定壓運(yùn)行。定壓運(yùn)行方式下，控制目標(biāo)為反應(yīng)器壓力，當(dāng)外界需求氨產(chǎn)量發(fā)生變化時(shí)，氣相出口閥門開始動(dòng)作，將引起反應(yīng)器內(nèi)壓力發(fā)生變化，此時(shí)由反應(yīng)器壓力連鎖控制的蒸汽閥門開度將發(fā)生改變，增加(或減少)的熱量將改變反應(yīng)器內(nèi)溫度，進(jìn)而改變反應(yīng)速度和氨產(chǎn)量，并引起反應(yīng)器內(nèi)壓力變化，通過(guò)PID調(diào)節(jié)作用，蒸汽閥門開度將逐漸趨于穩(wěn)定值。由于水解反應(yīng)器尺寸龐大，容器內(nèi)儲(chǔ)存有大量高溫尿素溶液，在熱慣性的作用下，水解反應(yīng)器工作溫度變化緩慢，再加上加熱蒸汽的熱傳導(dǎo)過(guò)程，從氣相出口閥門動(dòng)作到加熱蒸汽閥門動(dòng)作經(jīng)歷的時(shí)間將很長(zhǎng)，水解反應(yīng)器對(duì)變負(fù)荷指令的響應(yīng)速度很慢，變負(fù)荷過(guò)程中蒸汽閥門動(dòng)作頻繁，熱量浪費(fèi)非常嚴(yán)重。另一方面，尿素水解裝置的停機(jī)過(guò)程較為緩慢，當(dāng)SCR區(qū)由于故障需要迅速切斷氨氣供應(yīng)時(shí)，如何控制尿素水解裝置緊急停機(jī)也是亟需解決的冋題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，精確可靠，響應(yīng)迅速的尿素水解反應(yīng)器控制系統(tǒng)。
[0007]本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0008]一種尿素水解反應(yīng)器控制系統(tǒng)，包括信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊，加權(quán)輸出模塊和蒸汽開度調(diào)節(jié)模塊；所述的信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接水解反應(yīng)器的負(fù)荷指令信號(hào)，輸出端輸出第一加熱蒸汽調(diào)門開度信號(hào)；所述的蒸汽開端調(diào)節(jié)模塊的輸入端分別接入操作壓力設(shè)定信號(hào)和水解反應(yīng)器壓力測(cè)量信號(hào)，輸出端輸出第二加熱蒸汽調(diào)門開度信號(hào)；所述的加權(quán)輸出模塊的輸入端分別接入第一、二加熱蒸汽調(diào)門開度信號(hào)，輸出端輸出加熱蒸汽調(diào)門開度信號(hào)并連接加熱蒸汽調(diào)門的控制端。
[0009]優(yōu)選的，信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊的輸入端還連接SCR區(qū)發(fā)出的緊急關(guān)斷信號(hào)；信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊用于將SCR區(qū)緊急關(guān)斷信號(hào)和水解反應(yīng)器負(fù)荷指令進(jìn)行唯一選擇后轉(zhuǎn)換輸出；選擇時(shí)，緊急關(guān)斷信號(hào)的優(yōu)先級(jí)高于水解反應(yīng)器負(fù)荷指令的優(yōu)先級(jí)。
[0010]優(yōu)選的，水解反應(yīng)器壓力測(cè)量信號(hào)由水解反應(yīng)器上設(shè)置的壓力表的輸出端輸出。
[0011]優(yōu)選的，其還包括依次設(shè)置在水解反應(yīng)器氣相出口的氣相出口調(diào)門和氣相出口流量計(jì)；氣相出口調(diào)門的控制端連接氣相調(diào)節(jié)模塊的輸出端；氣相調(diào)節(jié)模塊的輸入端分別連接氣相出口流量計(jì)的輸出端和水解反應(yīng)器負(fù)荷指令信號(hào)。
[0012]進(jìn)一步，氣相調(diào)節(jié)模塊、信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊，加權(quán)輸出模塊和蒸汽開度調(diào)節(jié)模塊均分別采用對(duì)應(yīng)功能的PLC控制器。
[0013]優(yōu)選的，其還包括設(shè)置在加熱蒸汽調(diào)門輸入端的加熱蒸汽流量計(jì)，用于反饋加熱蒸汽調(diào)門的調(diào)節(jié)結(jié)果。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益的技術(shù)效果:
[0015]本實(shí)用新型根據(jù)尿素水解反應(yīng)器產(chǎn)氨量，也就是負(fù)荷與所需加熱蒸汽耗量呈線性約束的關(guān)系，通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊由水解反應(yīng)器負(fù)荷指令生成一路加熱蒸汽用量信號(hào)，引入加熱蒸汽調(diào)門開度的控制中作為前饋信號(hào)，配合與開度調(diào)節(jié)模塊發(fā)出的一路加熱蒸汽用量信號(hào)，精確控制水解反應(yīng)器加熱蒸汽耗量，控制易于實(shí)現(xiàn)，不改變現(xiàn)在已有的控制回路和控制結(jié)構(gòu)，控制穩(wěn)定可靠，能夠用于改進(jìn)火電廠煙氣脫硝用尿素水解反應(yīng)器控制。并且在變負(fù)荷工況下，通過(guò)采用熱量前饋信號(hào)能夠修正水解反應(yīng)器加熱蒸汽調(diào)門開度，能夠顯著降低系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間，減小加熱蒸汽調(diào)門開度信號(hào)的振幅，從而提高水解反應(yīng)器系統(tǒng)對(duì)變負(fù)荷的響應(yīng)能力，減小變負(fù)荷過(guò)程中的熱量浪費(fèi)，改善水解裝置的經(jīng)濟(jì)性。
[0016]進(jìn)一步的，將SCR區(qū)緊急關(guān)斷信號(hào)作為前饋信號(hào)引入到水解反應(yīng)器加熱蒸汽控制環(huán)節(jié)中，通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊實(shí)現(xiàn)選擇轉(zhuǎn)換，從而能夠控制反應(yīng)器迅速停機(jī)，防止水解反應(yīng)器超壓運(yùn)行，保障設(shè)備安全。
[0017]進(jìn)一步的，通過(guò)PLC控制器對(duì)各模塊功能的簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)，簡(jiǎn)化了控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，提高了反應(yīng)速度，保證了控制的可靠性和易操作性。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為本實(shí)用新型所述控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)連接示意圖。
[0019]圖2為控制系統(tǒng)響應(yīng)水解反應(yīng)器負(fù)荷增加10%指令的仿真圖。
[0020]圖3為控制系統(tǒng)響應(yīng)水解反應(yīng)器負(fù)荷減小10%指令的仿真圖。
[0021]圖中:1為加熱蒸汽流量計(jì)，2為加熱蒸汽調(diào)門，3為操作壓力設(shè)定信號(hào)，4為壓力表，5為水解反應(yīng)器，6為氣相出口調(diào)門，7為氣相出口流量計(jì)，8為水解反應(yīng)器的負(fù)荷指令信號(hào)，91為氣相調(diào)節(jié)模塊、92為信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊，93為加權(quán)輸出模塊，94為蒸汽開度