CN113083013A - 一种适用于尿素制氨工艺的喷氨格栅防堵方法及系统 - Google Patents

一种适用于尿素制氨工艺的喷氨格栅防堵方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种适用于尿素制氨工艺的喷氨格栅防堵方法，包括检测喷氨支管内的温度T，当温度T低于喷氨支管内的设定温度Tset时，判断该喷氨支管内存在堵塞；通以蒸汽对该喷氨支管进行吹扫，吹扫时间为t1，再次检测该喷氨支管内的温度T，当温度T高于设定温度Tset时，该喷氨支管完成疏通。系统包括氨气混合气源、喷氨母管、多个喷氨支管、第一控制阀、蒸汽源、蒸汽母管、多个蒸汽支管、第二控制阀以及温度检测部件。本发明对采用尿素制氨工艺的机组具有广泛的适用性，可对喷氨格栅堵塞情况进行在线监测，并针对性的进行有效清堵，避免因喷氨格栅堵塞造成局部喷氨过量甚至NOx排放超标，有效提高脱硝系统运行的安全可靠性。

Description

一种适用于尿素制氨工艺的喷氨格栅防堵方法及系统
技术领域
本发明属于尿素制氨技术领域，具体涉及一种适用于尿素制氨工艺的喷氨格栅防堵方法及系统。
背景技术
燃煤发电厂早期普遍采用液氨作为SCR脱硝还原剂。近年来，为加强危化品的管控，明确提出加快推动燃煤发电厂尿素替代液氨改造，消除液氨区重大危险源。因此，国内燃煤发电厂采用尿素作为脱硝还原剂已成为必然趋势。
尿素制氨主要有热解和水解两种工艺。对于尿素热解工艺，由于热解炉内温度场分布不均、尿素溶液雾化效果不佳等因素，极易造成尿素溶液热解不完全、中间产物堵塞喷氨格栅喷嘴乃至喷氨支管；对于尿素水解工艺，由于水解器出口产品气含水量高、管道伴热温度不够等因素，造成水解中间产物在喷氨格栅管道内结晶堵塞的问题也经常发生，一旦喷氨格栅发生堵塞，将造成局部区域喷氨量减少，其余区域喷氨量需增加，导致局部氨逃逸浓度过高；如堵塞严重，甚至造成NOx排放浓度不达标，机组需降负荷运行甚至停机。
参见公开号为CN104941446A的中国专利，公开了一种用于SCR脱硝系统的喷氨格栅防堵装置，稀释风先通过布置在SCR入口烟道内的加热器加热，然后再与氨气混合、经喷氨格栅喷入SCR入口烟道，由于含氨空气温度较高，避免了硫酸氢铵生成，防止硫酸氢铵与灰尘粘连沉积而堵塞喷氨格栅的喷口。该方案针对喷氨格栅喷口处含氨气流温度低于硫酸氢铵露点温度、易生产硫酸氢铵堵塞喷口这一问题，通过设置加热器将稀释风温提高至200℃左右，从而有效提高含氨气流温度，防止硫酸氢铵沉积堵塞喷口。但该方案的主要缺点包括：1）在SCR入口烟道内设置加热器，一方面增加了系统阻力、造成风机电耗增加，另一方面降低了锅炉效率；2）喷氨格栅喷口处含氨气体流量远低于烟道内烟气流量，而烟气温度通常在300℃以上，因此硫酸氢铵沉积可能性较小；3）脱硝还原剂改为尿素后，该系统无法对喷氨支管内的结晶物进行清堵。
参见公开号CN206414972U中国专利，公开了一种脱硝喷氨格栅防堵塞装置，在喷氨格栅每个支管节流孔板上安装U形差压计，判断支管是否堵塞，当支管堵塞时，开启压缩空气吹扫，以确保支管畅通。该方案在喷氨格栅每个支管上安装U型差压计，并设置压缩空气吹扫系统，当差压计显示支管堵塞时，开启压缩空气吹扫管道。但该方案的主要缺点包括：1）在喷氨支管上安装节流孔板，造成管径急剧收缩，加剧了管道堵塞的风险；2）U型差压计长期运行时，引接的皮管易老化、腐蚀，基本失去了监视作用；3）脱硝还原剂改为尿素后，由于压缩空气压力和温度均较低，无法对喷氨支管内的结晶物进行有效清堵。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种适用于尿素制氨工艺的喷氨格栅防堵方法，能在线监测喷氨格栅各支管的堵塞情况，并针对性的进行清堵，保证喷氨格栅各支管正常喷氨。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种适用于尿素制氨工艺的喷氨格栅防堵方法，包括：
S1、检测步骤：检测喷氨支管内的温度T，当温度T低于喷氨支管内的设定温度Tset时，判断该喷氨支管内存在堵塞；
S2、清堵步骤：通以蒸汽对该喷氨支管进行吹扫，吹扫时间为t1，再次检测该喷氨支管内的温度T，当温度T高于设定温度Tset时，该喷氨支管完成疏通，否则重复S2。
优选地，所述的蒸汽的温度大于250℃，所述的蒸汽的压力大于1Mpa，通常所述的蒸汽的温度在300℃左右为优，所述的蒸汽压力在1Mpa-2Mpa之间。
优选地，在S2中，对该喷氨支管进行吹扫前，先对蒸汽母管进行疏水，直至疏水温度Tdw高于设定疏水温度Tsetdw。
优选地，在S2中，吹扫时间t1完成后，延迟时间t2后再次检测该喷氨支管内的温度T。
优选地，当多根喷氨支管内存在堵塞时，依次对各个喷氨支管进行步骤S2。
优选地，完成所有喷氨支管的疏通后，对蒸汽母管进行疏水，疏水时间为t3。
优选地，采用热电偶检测喷氨支管内的温度T。
本发明的一个目的是提供一种适用于尿素制氨工艺的喷氨格栅防堵系统。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种适用于尿素制氨工艺的喷氨格栅防堵方法的系统，包括氨喷吹组件，所述的氨喷吹组件包括氨气混合气源、喷氨母管、多个喷氨支管以及第一控制阀，所述的喷氨母管与所述的氨气混合气源相连通，多个所述的喷氨支管与所述的喷氨母管相连通，所述的第一控制阀设置在所述的喷氨支管上，该系统还包括检测清堵组件，所述的检测清堵组件包括蒸汽源、蒸汽母管、多个蒸汽支管、第二控制阀以及温度检测部件，所述的蒸汽母管与所述的蒸汽源相连通，多个所述的蒸汽支管与所述的蒸汽母管相连通，所述的第二控制阀设置在所述的蒸汽支管上，所述的温度检测部件用于检测所述的喷氨支管内的温度。
优选地，所述的检测清堵组件还包括第三控制阀、第四控制阀，所述的第三控制阀设置在所述的蒸汽源下游、所有所述的蒸汽支管上游所述的蒸汽母管上；所述的第四控制阀设置在所有所述的蒸汽支管下游所述的蒸汽母管上。
进一步优选地，所述的系统还包括控制器，所述的控制器与所述的温度检测部件、第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀以及第四控制阀相连接，通过所述的控制器可以根据所述的温度检测部件的反馈，直接对各个控制阀进行开闭，实现自动检测及清堵。
本发明的发明点为：
脱硝系统采用尿素制氨工艺，喷氨支管内含氨气体温度较高（对于尿素热解制氨工艺，温度通常高于320℃；对于尿素水解制氨工艺，温度通常高于140℃），一旦管道发生堵塞，管道内温度将明显降低。如使用U型差压计，一方面节流孔板本身加剧了管道堵塞风险，另一方面U型差压计长期使用可靠性较低。本发明摒弃了U型差压计，通过在喷氨支管内安装温度检测部件，在线监测各喷氨支管内的温度，从而可监测各支管的堵塞情况。
采用蒸汽源可就近取自锅炉或脱硝吹灰蒸汽母管，由于蒸汽压力、温度均较高，可有效清理管道内的结晶物。如采用压缩空气，一方面需要对空气进行压缩，成本高，另一方面压缩空气温度较低，实际上清堵效果差。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明对采用尿素制氨工艺的机组具有广泛的适用性，可对喷氨格栅堵塞情况进行在线监测，并针对性的进行有效清堵，避免因喷氨格栅堵塞造成局部喷氨过量甚至NOx排放超标，有效提高脱硝系统运行的安全可靠性。
附图说明
附图1为本实施例中喷氨格栅防堵系统的示意图；
附图2为本实施例中喷氨格栅防堵方法的流程图。
以上附图中：
10、氨气混合气源；11、喷氨母管；12、喷氨支管；13、第一控制阀；14、喷嘴；20、蒸汽源；21、蒸汽母管；22、蒸汽支管；23、第二控制阀；24、第三控制阀；25、第四控制阀；26、温度检测部件。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示的一种适用于尿素制氨工艺的喷氨格栅防堵方法的系统，包括氨喷吹组件、检测清堵组件。其中：
氨喷吹组件包括氨气混合气源10、喷氨母管11、多个喷氨支管12以及第一控制阀13，具体的说：喷氨母管11与氨气混合气源10相连通，多个喷氨支管12与喷氨母管11相连通，第一控制阀13设置在喷氨支管12上，此外，喷氨支管12均设置有多个喷嘴14。
检测清堵组件包括蒸汽源20、蒸汽母管21、多个蒸汽支管22、第二控制阀23、第三控制阀24、第四控制阀25以及温度检测部件26，具体的说：蒸汽源提供的温度在300℃左右压力在1Mpa-2Mpa左右的蒸汽，蒸汽母管21与蒸汽源20相连通，多个蒸汽支管22与蒸汽母管21相连通，第二控制阀23设置在蒸汽支管22上，第三控制阀24设置在蒸汽源20下游、所有蒸汽支管22上游蒸汽母管21上，第四控制25阀设置在所有蒸汽支管22下游蒸汽母管21上，温度检测部件26用于检测喷氨支管12内的温度，温度检测部件26采用热电偶，其作为燃煤发电厂普遍采用的测温装置，具有较好监测可靠性。
第一控制阀13、第二控制阀23、第三控制阀24以及第四控制阀25可以采用手动阀，则需手动进行操作；当然，系统还包括控制器，第一控制阀13、第二控制阀23、第三控制阀24以及第四控制阀25可以采用电磁阀，控制器与温度检测部件26、第一控制阀13、第二控制阀23、第三控制阀24以及第四控制阀25相连接时，通过控制器可以根据温度检测部件26的反馈，直接对各个控制阀进行开闭，实现自动检测及清堵。
实施例：
某300MW机组采用尿素水解工艺制备SCR脱硝还原剂。每台SCR反应器入口烟道布置16根喷氨支管；吹灰蒸汽压力约1.2MPa、温度约300℃，喷氨支管堵塞监测及清堵过程如下，如图2所示：
1）、运行过程中监测到A1、A3、A5喷氨支管12内温度TA1为80℃，TA1为85℃，TA1为90℃，均低于设定温度Tset100℃，判断A1、A3、A5喷氨支管12内存在堵塞，需进行清堵；
2）、开启第三控制阀24、第四控制阀25，先进行蒸汽母管21的疏水，当第四控制阀25后的疏水温度Tdw高于值Tdwset150℃时，疏水完成，关闭第四控制阀25；
3）、开启A1喷氨支管12的第二控制阀23，对该A1喷氨支管12进行吹扫，吹扫时长t110min后关闭第二控制阀23；吹扫过程中可对A1喷氨支管12的第一控制阀13进行多次开、关操作，提高吹扫效果；
4）、延时t22min，A1喷氨支管12内温度TA1为140℃，高于设定值Tset（100℃），表明该支管已清堵完成；
5）、依次对A3、A5喷氨支管12进行吹扫，吹扫步骤与第3）、4）步相同；
6）、关闭第三控制阀24，开启第四控制阀25，延时t35min后关闭第四控制阀25。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种适用于尿素制氨工艺的喷氨格栅防堵方法，其特征在于：包括：
S1、检测步骤：检测喷氨支管内的温度T，当温度T低于喷氨支管内的设定温度Tset时，判断该喷氨支管内存在堵塞；
S2、清堵步骤：通以蒸汽对该喷氨支管进行吹扫，吹扫时间为t1，再次检测该喷氨支管内的温度T，当温度T高于设定温度Tset时，该喷氨支管完成疏通，否则重复S2。
2.根据权利要求1所述的适用于尿素制氨工艺的喷氨格栅防堵方法，其特征在于：所述的蒸汽的温度大于250℃，所述的蒸汽的压力大于1Mpa。
3.根据权利要求1所述的适用于尿素制氨工艺的喷氨格栅防堵方法，其特征在于：在S2中，对该喷氨支管进行吹扫前，先对蒸汽母管进行疏水，直至疏水温度Tdw高于设定疏水温度Tsetdw。
4.根据权利要求1所述的适用于尿素制氨工艺的喷氨格栅防堵方法，其特征在于：在S2中，吹扫时间t1完成后，延迟时间t2后再次检测该喷氨支管内的温度T。
5.根据权利要求1所述的适用于尿素制氨工艺的喷氨格栅防堵方法，其特征在于：当多根喷氨支管内存在堵塞时，依次对各个喷氨支管进行步骤S2。
6.根据权利要求1所述的适用于尿素制氨工艺的喷氨格栅防堵方法，其特征在于：完成所有喷氨支管的疏通后，对蒸汽母管进行疏水，疏水时间为t3。
7.根据权利要求1所述的适用于尿素制氨工艺的喷氨格栅防堵方法，其特征在于：采用热电偶检测喷氨支管内的温度T。
8.一种实现上述任意一项权利要求所述的适用于尿素制氨工艺的喷氨格栅防堵方法的系统，包括氨喷吹组件，所述的氨喷吹组件包括氨气混合气源、喷氨母管、多个喷氨支管以及第一控制阀，所述的喷氨母管与所述的氨气混合气源相连通，多个所述的喷氨支管与所述的喷氨母管相连通，所述的第一控制阀设置在所述的喷氨支管上，其特征在于：该系统还包括检测清堵组件，所述的检测清堵组件包括蒸汽源、蒸汽母管、多个蒸汽支管、第二控制阀以及温度检测部件，所述的蒸汽母管与所述的蒸汽源相连通，多个所述的蒸汽支管与所述的蒸汽母管相连通，所述的第二控制阀设置在所述的蒸汽支管上，所述的温度检测部件用于检测所述的喷氨支管内的温度。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于：所述的检测清堵组件还包括第三控制阀、第四控制阀，所述的第三控制阀设置在所述的蒸汽源下游、所有所述的蒸汽支管上游所述的蒸汽母管上；所述的第四控制阀设置在所有所述的蒸汽支管下游所述的蒸汽母管上。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于：所述的系统还包括控制器，所述的控制器与所述的温度检测部件、第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀以及第四控制阀相连接。
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