尿素水解制氨快速响应需氨量变化装置及其实现方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及尿素水解响应装置，具体地说，涉及尿素水解制氨快速响应需氨量变化装置及及其实现方法。
【背景技术】
[0002]电厂燃煤锅炉尾气中含有会对大气造成严重污染的NOx (主要是NO和NO2)排放物，国家颁布了严格的标准以限制叫的排放。为了控制尾气中NOx的含量，通常采用选择性催化还原法(SCR)和选择性非催化还原法(SNCR)对NOx进行脱除，而无论采用以上两种技术的哪一种，均会使用到还原剂NH3。NH3的来源主要有液氨法、氨水法及尿素法，由于制取工艺简单，以往多采用液氨法，但是由于液氨危险性较高，国家逐步要求取消液氨法制取NH3，而尿素法由于安全性高而得到广泛应用。尿素法分为热解法和水解法，热解法具有响应电厂负荷快的特点，但需使用燃料，运行费用较高。水解法响应速度慢，但是使用蒸汽作热源，条件温和，运行费用更低，对于副产蒸汽的电厂在运行费用方面具有明显的优势。但由于尿素水解率和反应速率低，因此，在电厂快速提升负荷需氨量增大时，按照由一定化学计量反应方程式计算所得的尿素增量并不能立即响应此时实际需氨量的增加速率，造成了采用水解制氨响应速度慢的问题。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供尿素水解制氨快速响应需氨量变化装置及其实现方法，主要解决现有技术中尿素水解制氨响应速度慢的问题。
[0004]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下:
尿素水解制氨快速响应需氨量变化装置，包括水解器、尿液输入管、气氨输出管、设置在气氨输出管上的气氨流量控制阀、设置在尿液输入管上的尿液流量控制阀、用于接收处理需氨量信号的信号分析显示报警控制器、第一信号转换器和第二信号转换器，所述尿液输入管的一端和所述气氨输出管的一端均与所述水解器连通，所述信号分析显示报警控制器的信号输出端通过信号线分别与所述第一信号转换器的信号输入端和所述第二信号转换器的信号输入端连接，所述第一信号转换器的信号输出端与所述气氨流量控制阀连接，所述第二信号转换器的信号输出端与所述尿液流量控制阀连接；上述结构用于根据实际需氨量控制生产气氨的原料尿液的进入量，调节气氨的产生和流出，防止了盲目生产气氨，造成的供应不足或气氨生产过剩。
[0005]进一步的，尿素水解制氨快速响应需氨量变化装置还包括蒸汽输入管道、设置在所述蒸汽输入管道上的蒸汽流量控制阀、第三信号转换器和温度测量处理机构，所述第三信号转换器的信号输入端通过信号线分别与所述信号分析显示报警控制器的信号输出端和所述温度测量处理机构的信号输出端连接，所述第三信号转换器的信号输出端与所述蒸汽流量阀连接，所述温度测量处理机构的信号输入端与所述水解器连接，所述蒸汽输入管道的一端与所述水解器连通；上述结构用于控制蒸汽的流入量，通过蒸汽的放热作用，使水解器温度保持在水解制氨的正常范围内，使尿液的水解率得到保障。
[0006]具体地，所述温度测量处理机构包括温度信号处理器和多组由第六信号转换器及温度传感器组成的温度测量转换单元，所述温度信号处理器的信号输出端为所述温度测量处理机构的信号输出端，所述温度传感器为所述温度测量处理机构的信号输入端，所述温度传感器的信号输出端与所述第六信号转换器的信号输入端连接，所述第六信号转换器的信号输出端通过信号线与所述温度信号处理器的信号输入端连接。
[0007]进一步的，素水解制氨快速响应需氨量变化装置还包括液位计、第七信号转换器、液位信号处理器、废液排放管、第八信号转换器、设置在所述废液排放管上的废液流量控制阀、脱盐水输入管、第九信号转换器和设置在所述脱盐水输入管上的脱盐水流量控制阀，所述液位计与所述水解器连接，所述液位计的信号输出端与所述第七信号转换器的信号输入端连接，所述第七信号转换器的信号输出端通过信号线与所述液位信号处理器的信号输入端连接，所述液位信号处理器的信号输出端通过信号线分别与所述第八信号转换器的信号输入端和所述第九信号转换器的信号输入端连接，所述第八信号转换器的信号输出端与所述废液流量控制阀连接，所述第九信号转换器与所述脱盐水流量控制阀连接，所述废液排放管的一端和所述脱盐水输入管的一端均与所述水解器连通；上述结构用于控制废液和脱盐水的流量达到对水解器内液位的监测和调节，使水解器保持在正常的液位范围内，避免了过高或者过低的液位对气氨生成率的影响。
[0008]进一步的，尿素水解制氨快速响应需氨量变化装置，还包括压力信号处理器、第四信号转换器、尾气输出管、设置在所述尾气输出管上的尾气排放阀、第五信号转换器和压力传感器，所述压力传感器与所述水解器连接，所述压力传感器的信号输出端与所述第五信号转换器的信号输入端连接，所述第五信号转换器的信号输出端通过信号线与所述压力信号处理器的信号输入端连接，所述压力信号处理器的输出端通过信号线与所述第四信号转换器的信号输入端连接，所述第四信号转换器的信号输出端与所述尾气排放阀连接，所述尾气输出管的一端与所述水解器连通；上述结构用于控制尾气排放量，使水解器内压力保持在正常的范围内，避免了过高的压力对水解器和气氨生成率的影响。
[0009]尿素水解制氨快速响应需氨量变化装置的实现方法包括以下步骤:
(A)信号分析显示报警控制器接收需氨量信号；
(B)根据接收到的需氨量信号，得到需氨量的变化量的值；
(C)信号分析显示报警控制器对需氨量的变化量的值进行判定，需氨量的变化量的值小于或者等于设定的规定值时，认定为稳定状况或者负荷降低情况，执行方案1，否则认定为负荷快速增加情况，则执行方案2。
[0010]方案I包括以下步骤:
水解器的进料和气氨流量控制方法
(C11I)信号分析显示报警控制器根据需氨量的值计算得出所需尿液进料的流量，计算方式按公式y=ax计算(X—需氨量，y一尿液进料流量)；
(Cn2)信号分析显示报警控制器根据需氨量信号得出气氨流量并向第一信号转换器发送气氨流量控制信号，向第二信号转换器发送尿液流量控制信号；
(Cn3)第一信号转换器将气氨流量控制信号进行转换后用于控制气氨流量控制阀的开度；(Cn4)第二信号转换器将尿液流量控制信号进行转换后用于控制尿液流量控制阀的开度；
水解器的温度控制方法
(C12I)多个温度传感器测量水解器不同部位的温度，并将温度信息传送到温度信号处理器；
(C122)温度信号处理器计算出温度平均值，判断其是否在设定的温度范围内，是，则不对温度平均值信息处理，否，则执行步骤(C123)和(C124)；
(C123)温度信号处理器计算出蒸汽流量控制值，并向第三信号转换器发送蒸汽流量控制信息；
(C124 )第三信号转换器将蒸汽流量控制信息进行转换后用于控制蒸汽流量控制阀的开度；
(C125 )循环步骤(C121)至(C124 )，使水解器保持在设定的温度范围内；
水解器的液位控制方法
(C13I)液位计测量水解器的液位，并将液位信息传送给第七信号转换器；
(C132)第七信号转换器转换液位信息后通过信号线传送至液位信号处理器；
(C133)液位信号处理器判断液位是否在设定的液位范围内，是，则不对液位信息进行处理，否，则当液位超过设定的液位范围时，执行步骤(C134)和(C135)，循环步骤(C134)和(C135)至液位位于设定的液位范围，当液位低于设定的液位范围时，执行步骤(C136)和(C137 )，循环步骤(C136 )和(C137 )至液位位于设定的液位范围；
(C134)液位信号处理器根据液位信息计算出废液流量控制值，并向第八信号转换器发送废液流量控制信息；
(C135)第八信号转换器将废液流量控制信息进行转换后用于控制废液流量控制阀的开度；
(C136)液位信号处理器根据液位信息计算出脱盐水流量控制值，并向第九信号转换器发送脱盐水流量控制信息；
(C137)第九信号转换器将脱盐水流量控制信息进行转换后用于控制脱盐水流量控制阀的开度；
水解器的压力控制方法
(C14I)压力传感器测量水解器内压力，并将压力信息传送给第五信号转换器；
(C142)第五信号转换器转换压力信息后通过信号线传送至压力信号处理器；
(C143)压力信号处理器判断压力是否在设定的范围内，是，则不对液位信息进行处理，否，则执行步骤(C144)和(C145)，循环步骤(C144)和(C145)至压力降低至设定的压力范围；(C144)压力信号处理器根据压力信息计算出压力释放量控制值，并向第四信号转换器发送压力释放量控制信息；
(C145)第四信号转换器将压力释放量控制信息进行转换后用于控制尾气排放阀的开度。
[0011]具体地，步骤(C123)中当低于正常液位设定的范围时，液位不能低于设置在水解器内部换热管处的液位。
[0012]方案2包括以下步骤: 水解器的进料、气氨流量控制方案和温度控制方法
(C21I)信号分析显示报警控制器根据需氨量的变化量的值计算得出尿液进料的流量，计算公式为yzyd+Ayi+ Y1Xt Cy0一负荷快速增加初始时刻的尿液流量，Ay1一尿液初始进料流量增加值，Ay1Za1X+!^, Y1一尿液每分钟需要增加的进料流量,Y1= a3x