CN204324907U - 尿素水解制氨快速响应需氨量变化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了尿素水解制氨快速响应需氨量变化装置，主要解决现有技术中尿素水解制氨响应速度慢的问题。本实用新型包括水解器、气氨流量控制阀、尿液流量控制阀、尿液输入管、气氨输出管、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，尿液输入管的一端和气氨输出管的一端均与水解器连通，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第一信号转换器的信号输入端和第二信号转换器的信号输入端连接，第一信号转换器的信号输出端与气氨流量控制阀连接，第二信号转换器的信号输出端与尿液流量控制阀连接。通过上述方案，本实用新型达到了能根据需氨量随时控制气氨产量和尿素水解制氨响应速度快的目的。

Description

尿素水解制氨快速响应需氨量变化装置

技术领域

 本实用新型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。

背景技术

电厂燃煤锅炉尾气中含有会对大气造成严重污染的NO_X（主要是NO和NO₂）排放物，国家颁布了严格的标准以限制NO_X的排放。为了控制尾气中NO_X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NO_X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。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供尿素水解制氨快速响应需氨量变化装置，主要解决现有技术中尿素水解制氨响应速度慢的问题。

为了实现上述目的，本实用新型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。

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。

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。

进一步的，尿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。

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。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

（1）本实用新型中信号分析显示报警控制器接收并处理来自电厂烟气脱硝的需氨量信号，通过第一信号转换器控制气氨流量控制阀的开度，进而控制气氨的流出量，通过第二信号转换器控制尿液流量控制阀的开度，进而控制生产气氨的原料尿液的进入量，达到了根据实际需氨量，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，且在电厂快速提升负荷需氨量增大时，信号分析显示报警控制器能根据需氨量立即响应此时实际需氨量的增加速率，避免了尿素水解制氨响应速度慢的问题。

（2）经信号分析显示报警控制器根据需氨量信号得到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，通过温度传感器测量的温度平均值来控制蒸汽流量；需氨量的变化量的值大于设定的规定值时，认定为负荷快速增加情况，通过需氨量信号计算得到需氨量增加值后直接计算蒸汽流量并进行控制；上述结构形成了蒸汽流量与水解器温度之间的联锁控制，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，使本实用新型工作更稳定。

（3）通过本实用新型中液位计测量水解器的液位，并将液位信号通过第七信号转换器传送到液位信号处理器，当液位超过正常液位设定范围时，液位信号处理器通过第八信号转换器使废液流量控制阀打开，排放废液，至液位降低至正常液位时关闭废液流量控制阀，当液位低于正常液位设定范围时，液位信号处理器通过第九信号转换器使脱盐水流量控制阀打开，向水解器中输入脱盐水进行补充，至恢复正常液位时关闭脱盐水流量控制阀，通过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，使本实用新型工作更稳定。

（4）本实用新型中压力传感器测量水解器内压力，通过第五信号转换器传输到压力信号处理器，压力超过水解制氨所需的正常压力范围时，压力信号处理器发出信号，通过第四信号转换器控制尾气排放阀的开度，排出尾气至水解器内压力恢复正常范围时，关闭尾气排放阀，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，使本实用新型工作更稳定。

（5）本实用新型无论在稳定状况或者负荷降低情况下，还是在负荷快速增加情况时，均同时控制水解器的温度、压力、尿液流量、液位和气氨流量，并根据需氨量变化情况选择控制方案，实现了在同一尿素水解制氨装置中，根据不同负荷变化情况执行不同的控制方案快速响应需氨量变化的目的。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为尿素水解制氨水解工艺流程及控制图。

1-信号分析显示报警控制器，2-第一信号转换器，3-气氨输出管，4-气氨流量控制阀，5-第二信号转换器，6-尿液输入管，7-尿液流量控制阀，8-第三信号转换器，9-蒸汽输入管道，10-蒸汽流量控制阀，11-温度信号处理器，12-压力信号处理器，13-第四信号转换器，14-尾气排放阀，15-尾气输出管，16-第五信号转换器，17-压力传感器，18-第六信号转换器，19-温度传感器，20-液位计，21-第七信号转换器，22-液位信号处理器，23-水解器，24-废液排放管，25-第八信号转换器，26-废液流量控制阀，27-脱盐水输入管，28-第九信号转换器，29-脱盐水流量控制阀。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，本实用新型的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例1

如图1和图2所示，尿素水解制氨快速响应需氨量变化装置，包括水解器23、尿液输入管6、气氨输出管3、设置在气氨输出管上的气氨流量控制阀4、设置在尿液输入管上的气氨输出管3、用于接收处理需氨量信号的信号分析显示报警控制器1、第一信号转换器2和第二信号转换器5，尿液输入管6的一端和气氨输出管3的一端均与水解器23连通，信号分析显示报警控制器1的信号输出端通过信号线分别与第一信号转换器2的信号输入端和第二信号转换器5的信号输入端连接，第一信号转换器2的信号输出端与气氨流量控制阀4连接，第二信号转换器5的信号输出端与尿液流量控制阀7连接。

信号分析显示报警控制器接收并处理来自电厂烟气脱硝的需氨量信号，通过第一信号转换器控制气氨流量控制阀的开度，进而控制气氨的流出量，通过第二信号转换器控制尿液流量控制阀的开度，进而控制生产气氨的原料尿液的进入量，达到了根据实际需氨量调节气氨的产生和流出，防止了盲目生产气氨，造成气氨的供应不足或生产过剩。

实施例2

如图1和图2所示，本实施例与实施例1的区别之处在于，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9、设置在蒸汽输入管道9上的蒸汽流量控制阀10、第三信号转换器8和温度测量处理机构，第三信号转换器8的信号输入端通过信号线分别与信号分析显示报警控制器1的信号输出端和温度测量处理机构的信号输出端连接，第三信号转换器8的信号输出端与蒸汽流量阀10连接，温度测量处理机构的信号输入端与水解器23连接，蒸汽输入管道9的一端与水解器23连通。

温度测量处理机构包括温度信号处理器11和多组由第六信号转换器18及温度传感器19组成的温度测量转换单元，温度信号处理器11的信号输出端为温度测量处理机构的信号输出端，温度传感器19为温度测量处理机构的信号输入端，温度传感器的信号输出端19与第六信号转换器18的信号输入端连接，第六信号转换器18的信号输出端通过信号线与温度信号处理器11的信号输入端连接。

信号分析显示报警控制器根据需氨量信号得到需氨量的变化量的值，并进行判定，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，通过温度传感器测量的温度平均值来控制蒸汽流量；需氨量的变化量的值大于设定的规定值时，认定为负荷快速增加情况，是通过需氨量信号计算得到需氨量增加值后直接计算蒸汽的流量并进行控制；上述结构形成了蒸汽流量与水解器温度之间的联锁控制，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，蒸汽放热后形成蒸汽冷凝液，并通过蒸汽冷凝液输出管排放后再利用。

实施例3

如图1和图2所示，本实施例与实施例1和实施例2的区别之处在于，尿素水解制氨快速响应需氨量变化装置还包括液位计20、第七信号转换器21、液位信号处理器22、废液排放管24、第八信号转换器25、设置在废液排放管24上的废液流量控制阀26、脱盐水输入管27、第九信号转换器28和设置在脱盐水输入管27上的脱盐水流量控制阀29，液位计20与水解器23连接，液位计20的信号输出端与第七信号转换器21的信号输入端连接，第七信号转换器21的信号输出端通过信号线与液位信号处理器22的信号输入端连接，液位信号处理器22的信号输出端通过信号线分别与第八信号转换器25的信号输入端和第九信号转换器28的信号输入端连接，第八信号转换器25的信号输出端与废液流量控制阀26连接，第九信号转换器28与脱盐水流量控制阀29连接，废液排放管24的一端和脱盐水输入管27的一端均与水解器23连通。

通过液位计测量水解器的液位，并将液位信号通过第七信号转换器传送到液位信号处理器，当液位超过正常液位设定范围时，液位信号处理器通过第八信号转换器使废液流量控制阀打开，排放废液，至液位降低至正常液位时关闭废液流量控制阀，当液位低于正常液位设定范围时，液位信号处理器通过第九信号转换器使脱盐水流量控制阀打开，向水解器中输入脱盐水进行补充，至恢复正常液位时关闭脱盐水流量控制阀，通过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。

实施例4

如图1和图2所示，本实施例与实施例1至实施例3的区别之处在于，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12、第四信号转换器13、尾气输出管15、设置在尾气输出管15上的尾气排放阀14、第五信号转换器16和压力传感器17，压力传感器17与水解器23连接，压力传感器17的信号输出端与第五信号转换器16的信号输入端连接，第五信号转换器16的信号输出端通过信号线与压力信号处理器12的信号输入端连接，压力信号处理器12的输出端通过信号线与第四信号转换器13的信号输入端连接，第四信号转换器13的信号输出端与尾气排放阀14连接，尾气输出管15的一端与水解器23连通。

压力传感器测量水解器内压力，并通过第五信号转换器传输到压力信号处理器，压力超过水解制氨所需的正常压力范围时，压力信号处理器发出信号，通过第四信号转换器控制尾气排放阀的开度，排出尾气至水解器内压力恢复到正常范围时，关闭尾气排放阀，上述结构形成了压力传感器和尾气排放阀之间的联锁控制，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。

本实用新型的实现方法为：信号分析显示报警控制器接收需氨量信号；根据接收到的需氨量信号，得到需氨量的变化量的值；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，执行方案2至需氨量的变化量的值恢复到设定的规定值时，重复执行方案1，执行方案1至需氨量的变化量的值大于设定的规定值时，重复执行方案2，如此循环。

方案1

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；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；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；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；上述方案为本实用新型的进料和气氨流量控制方案。

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；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；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，使水解器保持在设定的温度范围内；上述方案为本实用新型的温度控制方案。

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；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；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，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；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，使液位位于设定的液位范围；当液位低于设定的液位范围时（但不能低于设置在水解器内部换热管的位置），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；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，使液位位于设定的液位范围；上述方案为本实用新型水解器的液位控制方案。

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；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；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；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，使压力降低至设定的压力范围；上述方案为本实用新型水解器的压力控制方案。

方案2

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；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，根据需氨量的变化量的值计算出蒸汽流量并向第三信号转换器发送蒸汽流量控制信号；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；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；第三信号转换器将蒸汽流量控制信号进行转换后用于控制蒸汽流量控制阀的开度；上述方案为本实用新型的进料和气氨流量控制方案和温度控制方案。

水解器的压力控制方案和液位控制方案与方案1相同。

在方案1和方案2中压力控制方案、温度控制方案、进料控制方案、液位控制方案和气氨流量控制方案均同时执行。

本实用新型中，信号分析显示报警控制器的型号为JX-300XP，信号分析显示报警控制器同时具有温度信号处理器、液位信号处理器、压力信号处理器的信号处理功能；温度信号转换器的型号为JWB-P240F03；液位信号转换器的型号为UYZ-34；压力信号转换器的型号为TK430A。

按照上述实施例，便可很好地实现本实用新型。值得说明的是，基于上述结构设计的前提下，为解决同样的技术问题，即使在本实用新型上做出的一些无实质性的改动或润色，所采用的技术方案的实质仍然与本实用新型一样，故其也应当在本实用新型的保护范围内。

Claims (5)

1.尿素水解制氨快速响应需氨量变化装置，包括水解器（23）、尿液输入管（6）、气氨输出管（3）、设置在气氨输出管上的气氨流量控制阀（4）和设置在尿液输入管上的尿液流量控制阀（7），所述尿液输入管（6）的一端和所述气氨输出管（3）的一端均与所述水解器（23）连通，其特征在于，还包括用于接收处理需氨量信号的信号分析显示报警控制器（1）、第一信号转换器（2）和第二信号转换器（5），所述信号分析显示报警控制器（1）的信号输出端通过信号线分别与所述第一信号转换器（2）的信号输入端和所述第二信号转换器（5）的信号输入端连接，所述第一信号转换器（2）的信号输出端与所述气氨流量控制阀（4）连接，所述第二信号转换器（5）的信号输出端与所述尿液流量控制阀（7）连接。

2.根据权利要求1所述的尿素水解制氨快速响应需氨量变化装置，其特征在于，还包括蒸汽输入管道（9）、设置在所述蒸汽输入管道（9）上的蒸汽流量控制阀（10）、第三信号转换器（8）和温度测量处理机构，所述第三信号转换器（8）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（1）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（8）的信号输出端与所述蒸汽流量阀（10）连接，所述温度测量处理机构的信号输入端与所述水解器（23）连接，所述蒸汽输入管道（9）的一端与所述水解器（23）连通。

3.根据权利要求2所述的尿素水解制氨快速响应需氨量变化装置，其特征在于，所述温度测量处理机构包括温度信号处理器（11）和多组由第六信号转换器（18）及温度传感器（19）组成的温度测量转换单元，所述温度信号处理器（11）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（19）为所述温度测量处理机构的信号输入端，所述温度传感器（19）的信号输出端与所述第六信号转换器（18）的信号输入端连接，所述第六信号转换器（18）的信号输出端通过信号线与所述温度信号处理器（11）的信号输入端连接。

4.根据权利要求1所述的尿素水解制氨快速响应需氨量变化装置，其特征在于，还包括液位计（20）、第七信号转换器（21）、液位信号处理器（22）、废液排放管（24）、第八信号转换器（25）、设置在所述废液排放管（24）上的废液流量控制阀（26）、脱盐水输入管（27）、第九信号转换器（28）和设置在所述脱盐水输入管（27）上的脱盐水流量控制阀（29），所述液位计（20）与所述水解器（23）连接，所述液位计（20）的信号输出端与所述第七信号转换器（21）的信号输入端连接，所述第七信号转换器（21）的信号输出端通过信号线与所述液位信号处理器（22）的信号输入端连接，所述液位信号处理器（22）的信号输出端通过信号线分别与所述第八信号转换器（25）的信号输入端和所述第九信号转换器（28）的信号输入端连接，所述第八信号转换器（25）的信号输出端与所述废液流量控制阀（26）连接，所述第九信号转换器（28）与所述脱盐水流量控制阀（29）连接，所述废液排放管（24）的一端和所述脱盐水输入管（27）的一端均与所述水解器（23）连通。

5.根据权利要求1所述的尿素水解制氨快速响应需氨量变化装置，其特征在于，还包括压力信号处理器（12）、第四信号转换器（13）、尾气输出管（15）、设置在所述尾气输出管（15）上的尾气排放阀（14）、第五信号转换器（16）和压力传感器（17），所述压力传感器（17）与所述水解器（23）连接，所述压力传感器（17）的信号输出端与所述第五信号转换器（16）的信号输入端连接，所述第五信号转换器（16）的信号输出端通过信号线与所述压力信号处理器（12）的信号输入端连接，所述压力信号处理器（12）的输出端通过信号线与所述第四信号转换器（13）的信号输入端连接，所述第四信号转换器（13）的信号输出端与所述尾气排放阀（14）连接，所述尾气输出管（15）的一端与所述水解器（23）连通。