尿素热解供氨技术在SCR中的控制探究

0 引言

燃煤电厂的SCR工艺中，一般采用液氨蒸发和尿素热解作为供氨手段，其中液氨蒸发中的液氨存储压力容器属于重大危险源，日常维护安监成本较高。尿素性状较稳定，安全系数高，逐渐成为主流的氨源，被越来越多的燃煤电厂环保系统采用，目前比较成熟的尿素制氨技术是尿素热解制氨。但是，投产项目相对有限，系统的运行控制模式和主要控制回路，还有待进一步完善

。本文从稀释风控制、氨计量分配、喷氨调整三个方面，对其控制模式和主要控制回路进行了探究，并在国内某50 MW燃煤机组中成功应用。

从上文分析可以看到，现在适用权利用尽理论的主要经济体，除了美国已经否定了该规则的区别适用理论之外，德国、日本及我国都还多多少少保留着区别适用的情况。

1 尿素热解系统概况

尿素热解系统主要分尿素溶液制备输送系统、热解炉系统、溶解水及压缩气系统，如图1所示。

1.2.2 排除标准 （1）具有以下疾病或症状者：合并甲亢、严重肝肾衰竭、心肺功能衰竭、肌无力、昏迷、精神异常或认知障碍、肢体骨折、上肢残疾、孕妇及视网膜脱落者；（2）长期卧床、偏瘫、危重患者及其他不愿意参加测定者。

1.1 尿素溶液制备输送系统

尿素颗粒经过气力输送或者袋装尿素加入尿素溶液制备罐中，与按比例补充的除盐水在罐中充分溶解，通过尿素溶液输送泵送入尿素溶液储存罐中进行存储。由尿素溶液循环泵送入热解系统生成氨气。尿素溶液制备存储系统主要包括尿素溶液制备罐、尿素溶液输送泵、尿素溶液储存罐、尿素溶液循环泵、疏水箱、疏水泵、废水泵、减温减压装置、压缩空气储罐等设备

。

wt%——尿素溶液质量浓度，为50%

尿素溶液的计量分配装置应能精确地测量和控制输送到分解室的尿素溶液流量。每台炉设置1套计量分配装置，用于控制每个尿素溶液喷射器的流量及雾化和冷却空气的压力和流量。

1.2 热解炉系统

每台热解炉对应1 台计量与分配装置，计量与分配装置根据锅炉不同负荷的要求，自动控制并分配给雾化喷枪，然后喷入热解炉，同时稀释空气经气-气换热器加热后进入热解炉。由控制系统控制热解室达到还原所要求的温度。雾化后的尿素液在热解炉内分解，生成NH

、H

O和CO

。热解炉系统包括热解炉本体，气-气换热系统等。热解室自其进口，依据尿素的分解所需的体积来确定其容积的大小。通过稀释风气-气换热系统维持尿素溶液分解所需的温度。尿素经过计量分配装置及喷枪注入到热解炉中。尿素的喷射量是由需氨量决定，并适应锅炉负荷变化要求。系统将在管道出口处提供空气/氨气混合物。

根据两侧反应器出口脱硝效率不同，调节两侧喷氨格栅A/B 母管电动调节阀，从而改变两侧反应器的氨气/空气混合气流量的比例，最终使A、B两侧的效率平衡。A侧脱硝效率为Na，B侧反应器出口脱硝效率为Nb，调节逻辑如下：

1.3 溶解水及压缩气系统

脱硝系统的仪用空气由厂区压缩空气管网提供，用于计量与分配装置的雾化、热解炉尿素喷枪的密封等。

60——尿素分子量

配制尿素溶液的水采用软化水。当溶解水的总硬度大于2 mmol+/L，需添加适量的阻垢剂。溶解水主要用于尿素溶液的配制以及计量与分配装置的冲洗，供应全系统MDM 尿素溶液喷枪冲洗使用。

2 控制模式和主要控制回路

2.1 炉内换热器入口稀释风流量调节控制

热解炉的温度控制采用PID 串级调节，如图2所示，外回路PID 的设定值SP1 由运行人员手动设定，控制对象PV1 是热解炉出口母管温度，外回路PID的输出为SP2。

本实验是微组织（微载体复合脂肪干细胞的3D培养）对周围神经再生的体外研究。利用SD乳鼠脂肪干细胞分离培养后与多孔明胶微载体材料复合构建微组织，培养3 d后的微组织与背根神经节共培养，观察其对背根神经节轴突生长的促进作用，并与2D细胞共培养以及单纯背根神经节比较，并从细胞增殖和凋亡等方面分析比较2D、3D细胞培养优劣势。

外回路PID 的输出SP2 是内回路PID 的设定值，内回路PID 的控制对象PV2 是炉内换热器的出口稀释风温度，内回路的调节输出量是稀释风机变频器频率指令。温度测点PV2 是炉内烟气换热器的出口稀释风温度。

串级PID 控制回路中，一旦控制回路的自动功能投入后，内回路的设定值SP2 由外回路给定，SP2 随着PV1 的变化而变化。主回路PID 具有PV跟踪功能，实现无扰切换，如图3所示。

2.2 喷枪尿素溶液流量调节控制

尿素溶液计量分配装置主要由三条工艺管线构成，分别是尿素管线，雾化空气管线和冲洗水管线。来自尿素制备和储存系统的合格尿素溶液进入到计量分配装置的入口管线和由来自热解压缩空气罐的雾化空气进入计量分配装置管线共同供给到喷枪，经由喷枪喷嘴雾化后喷入热解炉，在热解炉内分解成NH

。计量分配装置是一个顺序控制

，控制流程如图4所示。

在此过程中的控制是每支喷枪尿素溶液量的控制，采用条件流量PID 控制，流量SP 值由氨需量来决定。停止喷氨时，顺序控制流程如图5所示：

1.2.1 系统评估 全面系统收集患者的资料，包括疾病状况、病程、心理状态、饮食习惯、生活起居、运动状况、对疾病的认识等，为循证护理提供依据。

尿素溶液总流量SP（Q

）的计算公式如下：

以A侧母管电动调节阀为例。

被调量PV：A侧反应器脱硝效率

嘉庆二十五年（1820年）嘉庆帝去世，道光皇帝的登基给了初彭龄一次发挥余热的机会。道光元年（1821年）正月，刑部员外郎初彭龄受赏礼部侍郎衔，不久署礼部左侍郎，七月，署礼部右侍郎，八月复任兵部尚书，十二月，兼署顺天府府尹事和工部尚书。一年时间里，初彭龄从没有实权的员外郎一跃为工部和兵部两部最高官员。次年闰三月，赏工部尚书初彭龄在紫禁城内骑马。五月改派初彭龄等人承修地坛牌楼石枋及周围泽河等处工程。道光三年（1823年）三月，命其署教习庶吉士。道光四年（1824年）四月，初彭龄年老休致，受赏半俸，翌年秋七月谢世。

17——氨分子量

尿素溶液输送系统主要是为计量分配装置持续提供尿素溶液需量和保证喷射区域所需压力，并过滤尿素溶液以保证喷射器无故障运行，作为尿素溶液储存和循环系统的本地/远程控制和监测站（就地有控制面板），提供内部冗余系统以保证持续不间断的运行。

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ρ——尿素溶液密度

W

——NH

耗量（kg/h）

K——为尿素纯度系数（一般约为97.5%）

单根喷枪尿素溶液流量设定值为上述总流量除以投运喷枪的数量。其中W

的值一般由锅炉燃煤量、SCR入口NOx浓度、目标SCR出口NOx浓度计算得出。在实际运行过程中，为了消除温度对尿素溶液密度的影响，或满足对出口NOx浓度灵活调整的需求，由W

计算出理论尿素溶液流量SP后，可设置修正系数，并在DCS画面设置窗口，系数由运行人员手动输入。以应用此调节方式的某50 MW 热电机组为例，从其168 h 试运行曲线可知，出口NOx可稳定控制，系统对负荷、进出口NOx变动均有较灵敏响应，如图6所示。

“未名生科一号” 虽然是“一号”，但却是北京大学高性能计算校级公共平台上建设的第三套超算系统了，它诞生之时已经有了两个“哥哥”，分别是“大哥”未名一号和“二哥”未名教学一号。

2.3 两侧喷氨格栅母管调节阀控制

其中：

系统启动前和关闭后保持喷氨格栅A/B母管电动调节阀全开，在脱硝系统运行稳定后投入喷氨格栅A/B母管电动调节阀PID调节。

细胞牵引力显微镜技术是最早用来测量细胞与细胞外基质之间作用力的一种技术，也是测量细胞牵引力的标准方法。黏附在柔性基底表面的细胞，对细胞下面的弹性基底产生力,引起细胞周围的材料的变形，通过显微镜记录这些变形图像，根据数字图像相关算法得到基底上的变形场，反演推算出细胞表面的应力场。

经过查找企业生产经营的资料，对以上比率等进行分析，查找企业在生产经营及投资计划中存在的问题。如我们分析企业吨油成本时，通过产量及发生的成本或投资情况进行比对，与企业的EVA考核相结合，按照成本效益原则，确定企业投入与产出的比率。

Q

——尿素溶液体积流量（m

）

设定值SP：操作员设定（以90%为例）

1）根据A、B 反应器两侧的效率比较，Na 和Nb均大于或小于90%时，A、B保持。

2）当Na＜90%＜Nb，将A侧阀门超驰至100%开度侧调节，脱硝效率为70%（暂定）时调节停止；如果达到100%开度仍未平衡，则减小B 侧阀门开度至B侧效率70%（暂定）时停止。

3）当Nb＜90%＜Na，将B侧阀门超驰至100%开度侧调节，脱硝效率为70%（暂定）时调节停止；如果达到100%开度仍未平衡，则减小A 侧阀门开度至A侧效率90%（暂定）时停止。

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2.4 其他控制回路

在30 ℃以下，尿素会从水溶液中形成结晶，因此尿素溶液的制备及储存，均需要保温，保温范围在40～60 ℃，热源来自附近的辅汽，储存罐温度T1及制备罐温度T2的控制由母管蒸汽阀、制备罐蒸汽阀、储存罐蒸汽阀控制，控制逻辑如下：

1)T1＜40 ℃或T2＜40 ℃，执行开指令：开各自蒸汽阀→开总阀→开调阀至A%。

2)T1＞60 ℃或T2＞60 ℃，执行关指令：关总阀→关各自蒸汽阀→关调阀至0。

3)若一个输出关指令，一个输出开指令，则关指令只关闭自身蒸汽阀，开指令正常输出。

3 结语

尿素热解供氨精确自动控制的重点是尿素的计量调节，在条件允许的情况下，可将多个机组实际运行参数和需求引入到控制回路中，对尿素溶液的供应量进行修正，在尿素制备过程中，应提高尿素溶液加热保温系统的可靠性，规避因温度变化引起的尿素溶液密度波动风险，减小由此带来的计算误差。

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