CN104897291A - 一种尿素热解炉沉积物的监测的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及烟气脱硝技术领域，提供了一种尿素热解炉沉积物的监测的方法及系统。所述方法和系统针对尿素热解过程中产生的结晶物主要在热解炉底部沉积的情况，在尿素热解炉尾部位置附近装设一种温度监测装置。一旦热解炉底部发生结晶物沉积，能够及时、准确的向工作人员提供警示信息，便于工作人员及时发现并处理尿素热解炉的问题，从而避免沉积堵塞尿素热解炉，达到提高尿素热解炉的运行安全可靠性的目的。

Description

一种尿素热解炉沉积物的监测的方法及系统

技术领域

本发明涉及烟气脱硝技术领域，尤其涉及一种尿素热解炉沉积物的监测的方法及系统。

背景技术

北京京能热电股份有限公司石景山热电厂于2007至2008年完成了全厂4台670t/h燃煤锅炉烟气脱硝环保改造工程，由清华同方环境有限责任公司引进意大利TKC公司技术，采用炉内低NOx燃烧器与SCR(选择性催化还原)相结合的技术措施。

脱硝装置的烟道及反应器位于锅炉省煤器后空预器前，氨喷射格栅放置在SCR反应器上游的位置。烟气在锅炉出口处被平均分成两路，两路烟气分别并行进入垂直布置的SCR反应器里，即每台锅炉配有两个反应器，在反应器里烟气向下流过均流板、催化剂层，随后进入回转式空气预热器、除尘器、引风机和FGD(烟气脱硫系统)，最后通过烟塔排入大气中。脱硝还原剂采用美国燃料技术公司的尿素转化为氨的专利技术NOx OUT ULTRA^TM(尿素热解)工艺。尿素溶液和热空气被注入到热解室中，尿素溶液在高温下分解为氨，氨气与气体的混合物直接输送至SCR工艺的AIG喷氨格栅，在催化剂的作用下，与烟气中的NOx发生反应。

尿素热解制氨工艺仍为美国燃料公司的专利技术，国内在该技术的研究与应用上仍处于起步阶段，相关领域的研究和可供借鉴的经验很少。目前国内许多火力发电厂被热解炉内严重的结晶问题所困扰，影响脱硝系统的安全稳定运行。

现有技术尿素热解炉内部温度设计控制方式为：在与尿素热解炉尾部连接的“U”型段出口的外壁上设置测温点，该测温点对应的测温装置与热解炉燃烧器控制器形成闭环控制回路。通过调整热解炉燃烧器燃油供给流量，将热解炉尾部“U”型段出口温度控制在342±5℃范围内。经实际运行检验，当热解炉内出现明显结晶时，热解炉尾部“U”型段出口温度仍可保持在342±5℃范围内。因而“U”型段出口温度不能反映出热解炉内部是否有结晶物生成。

以京能热电的四套烟气脱硝尿素热解炉为例进行说明，在实际运行中，尿素热解炉及喷射系统内(喷氨格栅及氨气输送管道)均不同程度的出现结晶、堵塞问题，历次检修时热解炉内均需清理出大量的结晶沉积物，结晶严重时，曾发生过热解炉因大面积结晶堵塞被迫停运的情况。

综上所述，亟待提出一种尿素热解炉沉积物的监测的方法和系统，解决现有尿素热解炉中结晶沉积物无法实现有效监控的问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题就是提供一种尿素热解炉沉积物的监测的方法及系统。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种尿素热解炉沉积物的监测的方法，包括以下步骤：

S1、在尿素热解炉出口/“U”型段入口的外壁上设置测温点，以对尿素热解炉尾部的温度进行连续监测；

S2、设定预警值和报警值，并将所述测温点的温度与所述预警值和报警值进行比较；当所述测温点的温度低于预警值并高于报警值时，启动报警装置发出预警信号；当所述测温点的温度低于报警值时，启动报警装置发出报警信号。

优选地，将所述S1中测温点设置在所述“U”型段入口的外壁上，并使得所述测温点处于所述尿素热解炉的中心轴上。

优选地，所述S2中设定所述预警值为350℃、报警值为340℃。

优选地，所述S2包括S21：根据所述S1中测温点的温度判断尿素喷枪工作是否正常：当所述测温点的温度低于预警值并高于报警值，或者低于报警值时，判断所述尿素喷枪的工作不正常；否则判断所述喷枪的工作正常。

本发明还提供一种尿素热解炉沉积物的监测的系统，包括测温装置、控制装置和报警装置，所述测温装置的测温点布置在尿素热解炉出口/“U”型段入口的外壁上，以获取所述尿素热解炉的尾部温度；所述控制装置和所述测温装置连接，并对所述测温点的温度进行分析；所述报警装置和所述控制装置连接，并根据所述控制装置的输出结果选择是否发出报警信号。

优选地，所述控制装置在尿素热解炉的燃烧控制器中形成。

优选地，所述测温装置安装在所述“U”型段入口的外壁上，并且所述测温点处于所述尿素热解炉的中心轴上。

优选地，所述测温装置包括感温元件、固定卡座和传输电缆；所述感温元件通过所述固定卡座固定在所述测温点上；所述传输电缆将所述感温元件获取的温度参数发送给所述控制装置。

(三)有益效果

本发明的技术方案具有以下有益效果：本发明的尿素热解炉沉积物的监测的方法及系统，针对尿素热解过程中产生的结晶物主要在热解炉底部沉积的情况，在尿素热解炉尾部位置附近装设一种温度监测装置。一旦热解炉底部发生结晶物沉积，能够及时、准确的向工作人员提供警示信息，便于工作人员及时发现并处理尿素热解炉的问题，从而避免沉积堵塞尿素热解炉，达到提高尿素热解炉的运行安全可靠性的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的尿素热解炉沉积物的监测系统的结构示意图

图中：1、测温装置；2、尿素热解炉。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本实施例的尿素热解炉2沉积物的监测的方法，包括以下步骤：

S1、在尿素热解炉2出口/“U”型段入口的外壁上设置测温点，以对尿素热解炉2尾部的温度进行连续监测；

S2、设定预警值和报警值，并将所述测温点的温度与所述预警值和报警值进行比较；当所述测温点的温度低于预警值并高于报警值时，启动报警装置发出预警信号；当所述测温点的温度低于报警值时，启动报警装置发出报警信号。

其中S1中，根据结晶物主要在尿素热解炉2底部沉积的情况，需要对尿素热解炉2尾部的温度进行监控。而要准确的监控尿素热解炉2尾部的温度，既可以选择将测温点布置在尿素热解炉2出口的外壁上，又可以选择将测温点布置在“U”型段入口的外壁上。本实施例中，优选将测温点设置在所述“U”型段入口的外壁上，并使得所述测温点处于所述尿素热解炉2的中心轴上。需要注意的是，“尿素热解炉2的中心轴”这个概念是基于目前的尿素热解炉2的结构为柱形体而提出，此时整体大致呈柱体结构的尿素热解炉2必然有其中心轴线，而该中心轴线和尿素热解炉2的外壁必然存在一个交点。通过布置在“U”型段入口的外壁上的测温点进行连续监测，总结得出以下结论：正常运行中尿素热解炉2尾部“U”型段出口温度为342℃时，尿素热解炉2外壁底部的温维持在360±5℃范围内。当尿素喷枪雾化差等情况出现时，尿素热解炉2外壁底部温度呈明显下降趋势。当尿素热解炉2外壁底部温度降至350℃以下时，热解炉内部结晶倾向明显增加；当外壁底部温度降至340℃以下时，热解炉内部可观测到明显结晶物。因此，尿素热解炉2外壁底部的温度能够较为准确的反映出热解炉内部是否有结晶物的生成，并由此反映出尿素喷枪工作是否正常。

根据反复的实验结果证明，S2中设定预警温度值为350℃、报警温度值为340℃可以达到监测保护尿素热解炉2的目的，从而可以根据监控结果实现有效反馈处理。其中，S2还可以包括S21：根据所述S1中测温点的温度判断尿素喷枪工作是否正常：当所述测温点的温度低于预警值并高于报警值，或者低于报警值时，判断所述尿素喷枪的工作不正常；否则判断所述喷枪的工作正常。

本实施例的一种尿素热解炉2沉积物的监测的系统基于上述方法提出，包括测温装置1、控制装置和报警装置，所述测温装置1的测温点布置在尿素热解炉2出口/“U”型段入口的外壁上，以获取所述尿素热解炉2的尾部温度；所述控制装置和所述测温装置1连接，并对所述测温点的温度进行分析；所述报警装置和所述控制装置连接，并根据所述控制装置的输出结果选择是否发出报警信号。

其中，测温装置1包括感温元件、固定卡座和传输电缆；所述感温元件通过所述固定卡座固定在所述测温点上；所述传输电缆将所述感温元件获取的温度参数发送给所述控制装置。所述控制装置将获取的温度参数和设定的参数进行对比，判断当前的温度参数是否处于安全范围，进而选择是否启动报警装置。

由于测温装置1的监测对象为热解炉尾部“U”型段出口温度，因此优选将测温装置1安装在所述“U”型段入口的外壁上，并且所述测温点处于所述尿素热解炉2的中心轴上。此处温度相关控制回路的设计控制思路是“该处温度在一定范围内(342±5℃)时，则尿素热解炉2内的温度可满足尿素热解裂的热量需求，因此，自动控制系统通过监测该处的温度，调整、控制向热解炉供给的热量，也即在温度低于设定值时增加热量供给，温度高时减少热量供给，从而既保证尿素热解裂的热量需求，也避免了能源浪费。

一般性理解，所述控制装置可以在尿素热解炉2的燃烧控制器中形成，当然也可以选择单独的PLC，也可以在尿素热解炉2的燃烧控制器中形成。

本实施例的尿素热解炉2沉积物的监测的装置于2012年4月份在石景山热电厂1至4号机组成功投入试用，经长周期应用检验，该技术应用后能够及时、准确、便捷的监测尿素热解炉2的底部清洁情况，及时、准确的反映尿素热解炉2的底部是否有沉积物形成，为尿素热解装置的安全、运行稳定提供保障。同时，该技术应用后，能够及时的反映出尿素热解炉2内尿素热解过程是否正常，可避免了尿素浪费。

以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种尿素热解炉沉积物的监测的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在尿素热解炉出口/“U”型段入口的外壁上设置测温点，以对尿素热解炉尾部的温度进行连续监测；

S2、设定预警值和报警值，并将所述测温点的温度与所述预警值和报警值进行比较；当所述测温点的温度低于预警值并高于报警值时，启动报警装置发出预警信号；当所述测温点的温度低于报警值时，启动报警装置发出报警信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述S1中测温点设置在所述“U”型段入口的外壁上，并使得所述测温点处于所述尿素热解炉的中心轴上。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S2中设定所述预警值为350℃、报警值为340℃。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S2包括S21：根据所述S1中测温点的温度判断尿素喷枪工作是否正常：当所述测温点的温度低于预警值并高于报警值，或者低于报警值时，判断所述尿素喷枪的工作不正常；否则判断所述喷枪的工作正常。

5.一种尿素热解炉沉积物的监测的系统，包括测温装置、控制装置和报警装置，其特征在于，所述测温装置的测温点布置在尿素热解炉出口/“U”型段入口的外壁上，以获取所述尿素热解炉的尾部温度；所述控制装置和所述测温装置连接，并对所述测温点的温度进行分析；所述报警装置和所述控制装置连接，并根据所述控制装置的输出结果选择是否发出报警信号。

6.根据权利要求5所述的尿素热解炉沉积物的监测的系统，其特征在于，所述控制装置在尿素热解炉的燃烧控制器中形成。

7.根据权利要求5所述的尿素热解炉沉积物的监测的系统，其特征在于，所述测温装置安装在所述“U”型段入口的外壁上，并且所述测温点处于所述尿素热解炉的中心轴上。

8.根据权利要求5至7中任意一项所述的尿素热解炉沉积物的监测的系统，其特征在于，所述测温装置包括感温元件、固定卡座和传输电缆；所述感温元件通过所述固定卡座固定在所述测温点上；所述传输电缆将所述感温元件获取的温度参数发送给所述控制装置。