燃煤电厂烟气脱硝系统液氨气化器控制方式

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图２气化器控制方式二的原理 ③优缺点比较 控制方式一中，在气化器液氨入口设置一个调 节阀，用气化器出口压力控制液氨入口调节阀的开
度。而在控制方式二中，在气化器液氨入口设置一 个切断阀，在气化器气态氨出口设置一个调节阀，用 气化器出口压力控制气态氨出口调节阀的开度。在 实际应用中，这两种控制方式稍有不同，适用于不同 的场所。以氨气用量减小为例，出口压力将升高，此 时控制方式一将逐渐减小液氨入口调节阀的开度， 但在前一时刻进入到气化器盘管内的液氨仍继续气 化，将导致出口压力会稍有升高，随着调节阀的逐渐 关小，液氨的流量减小，出口压力会逐步减小，直至 系统达到动态平衡。而控制方式二将逐渐减小氨气 出口调节阀的开度，此时随着液氨气化，气化器盘管 内压力升高，液氨入口流量逐渐减小，液氨的气化量 减小，盘管内压力减小，直至系统动态平衡。
电话：（０２２）８３７１６１５３ Ｅ—ｍａｉｌ：ｌｉｕｘｉｎｚｈｅｌ９７４＠１６３．ｃｏｒｎ 收稿日期：２００９—０６—０２；修回日期：２００９—０６—１８
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燃煤电厂烟气脱硝系统液氨气化器控制方式
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刊名： 英文刊名： 年，卷(期)： 被引用次数：
刘新哲， 袁媛， 张立中， 徐俊西， LIU Xin-zhe， YUAN Yuan， ZHANG Li-zhong， XU Jun-xi 刘新哲,袁媛,徐俊西,LIU Xin-zhe,YUAN Yuan,XU Jun-xi(天津市奥利达设备工程技术有限 公司,天津,300384)， 张立中,ZHANG Li-zhong(中国石油集团工程技术研究院,天津 ,300451)
煤气与热力 GAS & HEAT 2009,29(11) 1次
参考文献(2条) 1.张强 燃煤电站SCR烟气脱硝技术及工程应用 2007 2.孙克勤;钟秦 火电厂烟气脱硝技术及工程应用 2007
本文读者也读过(10条) 1. 徐俊西.刘新哲.李凤.袁媛.张立中.XU Jun-xi.LIU Xin-zhe.LI Feng.YUAN Yuan.ZHANG Li-zhong SCR脱硝系统 液氨气化器和混合器设计与测试[期刊论文]-煤气与热力2009,29(12) 2. 章雯.吴树是 利用低能热解决液氨气化问题[期刊论文]-化工设计2003,13(4) 3. 郑世南 浅析电厂SCR烟气脱硝液氨储罐腐蚀防护[期刊论文]-管理观察2010(1) 4. 项昆 SCR烟气脱硝工艺安装中的典型问题与处理[期刊论文]-安装2010(10) 5. 陈鹏.胡永锋.朱连森.CHEN Peng.HU Yong-feng.ZHU Lian-sen 选择性催化还原法烟气脱硝装置氨站的典型设计 [期刊论文]-华电技术2010,32(11) 6. 汪建光 燃煤电站SCR脱硝技术中尿素热解和水解制氨技术对比[期刊论文]-能源与环境2008(4) 7. 孙克勤.沈凯.徐海涛.周长城 SCR烟气脱硝液氨系统关键设备的仿真[会议论文]-2010 8. 罗朝晖.王恩禄.LUO Zhao-hui.WANG En-lu 循环流化床锅炉选择性非催化还原技术及其脱硝系统的研究[期刊论 文]-动力工程2008,28(3) 9. 张治忠 台山电厂5号机组烟气脱硝液氨储存区设计[期刊论文]-电力环境保护2008,24(1) 10. 张彦军.崔成云.Zhang Yanjun.Cui Chengyun 尾部烟气脱硝装置入口烟道流场设计研究[期刊论文]-锅炉制造 2008(4)
统的选择性催化还原法（ＳＣＲ）中最常用的设备蒸汽水浴式液氨气化器的控制要点及控制方式。
关键词：烟气脱硝；选择性催化还原法；液氨气化器；ＰＩＤ控制
中图分类号：ＴＵ９９５
文献标识码：Ｂ
文章编号：１０００—４４１６（２００９）１１—０Ａ０１—０３
Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｍｏｄｅ ｏｆ Ｌｉｑｕｉｄ Ａｍｍｏｎｉａ Ｖａｐｏｒｉｚｅｒ ｆｏｒ Ｆｌｕｅ
３液氨气化器控制要点 在ＳＣＲ脱硝系统中，液氨气化器将液氨气化
后，再利用混合器将氨气与空气进行混合，通常混合 气体中氨气体积分数为４％～６％，将混合气作为还 原剂与ＮＯ，反应生成Ｎ：和Ｈ：０。因此，液氨气化 器控制要点在于保证氨完全气化，氨气出口压力稳
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定，流量与ＳＣＲ负荷相匹配。
４蒸汽水浴式液氨气化器控制方式 本文以奥利达公司蒸汽水浴式液氨气化器为
例，介绍在烟气脱硝系统中液氨蒸汽水浴式气化器 的控制方式。
蒸汽水浴式气化器通常是立式盘管式结构，盘 管内为液氨，筒体内为水，蒸汽喷入水浴内，加热简 体内的水使其升温，再由温水与盘管内液氨换热，使 液氨充分气化并过热。蒸汽喷入水浴中经换热后冷 凝为水，水浴中多余的水由气化器溢流口溢出。
由于液氨进入量的变化，导致水浴温度变送器 检测到的水浴温度测量值与水温给定值有所偏差， ＰＩＤ控制系统将测量值与给定值进行比较，并根据 测量值与给定值偏差进行比例、积分、微分运算，从 而输出一个控制信号给蒸汽入口调节阀，控制其开 度，从而控制蒸汽流量，促使水温的测量值恢复到给 定值。因此，在逐步增大液氨入口调节阀开度的同 时，蒸汽调节阀也自动跟随水浴温度增大开度。直 至氨气流量达到用户需求量，此时系统达到动态平 衡。同理，用氨气出口压力Ｐ１Ｄ控制调节液氨入口 调节阀的开度。当氨气用量减小时，氨气出口压力 升高，系统将通过ＰＩＤ运算，减小液氨入口调节阀的 开度，减小液氨进入气化器的流量；反之，当氨气用 量增加时，增大液氨入口调节阀的开度，增大液氨进 入气化器流量。直至系统达到动态平衡。
在气化器初次使用时，先给气化器简体内注满 软化水或者脱盐水。先手动调节蒸汽调节阀开度 （通常相对开度在３０％左右），蒸汽先给水浴加热。 当系统检测到水浴温度达到６０ ｏＣ（此设定温度可 调）、氨气出口气相温度检测点温度高于下限、氨气 出口液位不高于上限时，才允许开启液氨人口凋节 阀。如果这３个条件中的任何一个没有满足要求， 液氨入口调节阀连锁关闭，不允许开启，防止低温液 氨初次进入气化器导致盘管内温度过低，冻裂管道 或者损坏其他设备。当以上３个条件都满足时，开 启液氨入口调节阀，液氨流入蒸汽水浴式气化器，系 统开始投入自动运行。通过检测的水浴温度和氨气 出口压力，自动调节蒸汽调节阀和液氨人口调节阀 的开度，以保证水浴温度、氨气出口压力及温度维持 在预先设定的、相对稳定的范围。具体调节方式如 下：
此种气化器以蒸汽作为加热源，蒸汽可以是饱 和蒸汽，也呵以是过热蒸汽。在液氨气化过程中，充 分利用蒸汽的显热和潜热，因此，此种结构的气化器 所需的换热面积较小，节省空间。为减小蒸汽直接 喷入水浴中产生较大噪声，采用了超声速喷嘴喷射 技术，不仅降低噪声，还有效地提高了换热均匀性。
①控制方式一 气化器控制方式一的原理见图１。在气化器入 口设置液氨调节阀，通常该调节阀采用等百分比形 式的气动调节阀。在阀门仪表风管道上没置紧急切 断电磁阀，在蒸汽入口设置蒸汽调节阀。在控制系 统中共有２个控制点：蒸汽调节阀开度控制、液氨调 节阀开度控制；４个检测点：水浴温度检测、氨气出 口压力检测、氨气出口液位检测、氨气出口气相温度 检测。采用ＰＩＤ控制技术，用水浴温度控制蒸汽调 节阀开度，用出口压力控制液氨入口调节阀开度。
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刘新哲，等：燃煤电厂烟气脱硝系统液氨气化器控制方式
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对水浴温度和蒸汽流量的控制与控制方式一相 同。当水浴温度、气态氨气出口温度、液氨液位符合 要求后，切断阀打开，液氨进入气化器内部盘管。盘 管内压力随输入的液氨压力变化而变化，在气化器 内等压气化后由气相出口输出。根据气相出口压力 控制调节氨气出口调节阀的开度，保证压力稳定的 氨气供后续设备使用。
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ＣＡＳ＆ＨＥＡＴ
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燃煤电厂烟气脱硝系统液氨气化器控制方式
刘新哲１， 袁媛１， 张立中２， 徐俊西１
（１．天津市奥利达设备工程技术有限公司，天津３００３８４；２．中国石油集团工程技术研究院， 天津３００４５１）
摘要：论述了燃煤电厂烟气脱硝对于环境保护的重要性和必要性，在燃煤电厂烟气脱硝系
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｚｅｒ；ＰＩＤ ｃｏｎｔｒｏｌ
ｆｌｕｅ ｇａｓ ｄｅｎｉｔｒａｔｉｏｎ；
ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｃａｔａｌｙｔｉｃ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ；ｌｉｑｕｉｄ ａｍｍｏｎｉａ ｖａｐｏｒｉ—
’
１概述 目前，我国已经在《火电厂大气污染物排放标
准》（ＧＢ １３２２３－－２００３）中对燃煤电厂烟气ＮＯ。排放 作了明确规定，并要求新建及已建燃煤电厂将脱硝 系统列入规划¨ｏ】＿。在多种脱硝技术中，选择性催 化还原（ＳＣＲ）脱硝技术是世界公认的最有成效、最 成熟的脱硝技术，也是应用最广的脱硝技术，我国也 主要采用此种技术。ＳＣＲ技术主要是利用还原剂与 ＮＯ。反应生成Ｎ：和Ｈ：Ｏ。目前最常用的还原剂是 ＮＨ，，因此液氨气化器成为ＳＣＲ技术中主要设备之 一。本文主要介绍液氨气化器的控制方式及应用。 ２液氨气化器分类
方式二的缺点在于，系统增加一个切断阀，造价相对 较高，当氨气用量减小时，气化器盘管需要承受的压 力较高，并且在流量变化时不如控制方式一反应迅 速。
通常在一个机组功率固定的燃煤电厂，其烟气 排量不会有频繁、较大的变化，在脱硝过程中还原剂 ＮＨ，的用量也不会有频繁的、较大的变化。目前在 国内燃煤电厂中，控制方式一应用得更为广泛。 ５结语
液氨气化器按照加热源可分为电加热式、蒸汽 加热式、温水加热式；按照结构可分为常压容器式和 压力容器式。通常情况下相同结构不同加热源的气
化器控制方式相近，而相同加热源不同结构的气化 器控制方式有所不同。
以蒸汽作为加热源的常压容器式气化器通常有 两种形式，分别为蒸汽水浴式和蒸汽加热器式。蒸 汽水浴式气化器是指蒸汽喷入气化器筒体内的水浴 中，加热后的水与盘管内的液氨换热；蒸汽加热器式 气化器是指蒸汽直接加热管中的液氨。目前蒸汽水 浴式气化器应用较广泛，本文以蒸汽水浴式气化器 为例，对气化器的常用控制方法作介绍。
Ｇａｓ Ｄｅｎｉｔｒａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ Ｃｏａｌ．ｆｉｒｅｄ Ｐｏｗｅｒ Ｐｌａｎｔ
ＬＩＵ Ｘｉｎ－ｚｈｅ， ＹＵＡＮ Ｙｕａｎ， ＺＨＡＮＧ Ｌｉ－ｚｈｏｎｇ，ＸＵ Ｊｕｎ—ｘｉ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ ａｎｄ ｎｅｃｅｓｓｉｔｙ ｏｆ ｆｌｕｅ ｇａｓ ｄｅｎｉｔｒａｔｉｏｎ ｉｎ ｃｏａｌ·－ｆｉｒｅｄ ｐｏｗｅｒ ｐｌａｎｔ ｆｏｒ ｅｎｖｉ·· ｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ鹪ｗｅｌｌ ａｓ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｐｏｉｎｔｓ ａｎｄ ｍｏｄｅ ｏｆ ｓｔｅａｍ ｗａｔｅｒ ｂａｔｈ—ｔｙｐｅ ｌｉｑｕｉｄ ａｍｍｏｎｉａ ｖａ— ｐｏｒｉｚｅｒ ｃｏｍｍｏｎｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｃａｔａｌｙｔｉｃ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｆｌｕｅ ｇａｓ ｄｅｎｉｔｒａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ ｃｏａｌ—ｆｉｒｅｄ ｐｏｗｅｒ ｐｌａｎｔ ａｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．
随着我国经济实力和环保意识的增强，燃煤电 厂的烟气脱硝越来越受到重视，并将大规模推广。 因此，液氨气化器的应用也将越来越广泛。从目前 国内已建的燃煤电厂的烟气脱硝系统来看，电厂内 的蒸汽通常为过热蒸汽，且通常机组功率在２× １ ０００ ＭＷ以内的燃煤电厂用到的液氨气化器的蒸 发量一般都在８５０ ｋｇ／ｈ以内。因此，更适合使用蒸 汽水浴式液氨气化器。此种气化器为常压容器，安 全系数高，结构简单，控制技术成熟，控制方式简单 可靠，将在燃煤电厂ＳＣＲ烟气脱硝技术中广泛应用。
控制方式一的优点在于，系统节省一个切断阀， 造价相对较低，气化器不受液氨压力变化的影响，盘 管需承受的压力相对较低，调节过程直接、速度快。 控制方式二的优点在于，出口压力不受气化器内压 力波动的影响，适用于氨气用量变化较大的场所。
控制方式一的缺点在于，当氨气用量突然大幅 度减小时，会出现出口压力稍有升高的现象。控制
为保汪系统工作安全，在控制系统设置安全连 锁控制。当水浴温度低限、出口气液分离罐内液位 高限、气态氨气出口温度低限这３项中的其中１项 超限报警，控制系统将连锁紧急关闭液氨入口调节 阀，不让液氨进入气化器盘管，防止盘管内低温导致 盘管冻裂或者损坏后续设备。
②控制方式二 气化器控制方式二的原理见图２。在液氨人口 设置切断阀，在氨气出口设置调节阀。具体控制方 式如下：
ＰＶ ｌＯｌ
液氨入口 溢流ｎ
＠⑦
气化器
ＬＳＨ １０ｌ
否
ＪＯＬ
氨气｝“口
Ｔｖ、
巡ｙ
蒸汽人【ｊ
图１ 气化器控制方式一的原理 图１中符号说明：首字母Ｐ表示压力，Ｔ表示温 度，Ｌ表示液位；后续字母Ａ表示报警，ｃ表示控制 （调节），Ｈ表示高限，Ｉ表示指示，Ｌ表示低限，Ｓ表 示连锁或开关量，Ｔ表示传送，Ｖ表示阀门。
参考文献： ［１］张强．燃煤电站ＳＣＲ烟气脱硝技术及工程应用［Ｍ］．
北京：化学工业出版社，２００７． ［２］ 孙克勤，钟秦．火电厂烟气脱硝技术及工程应用［Ｍ］．
北京：化学工业出版社，２００７．
作者简介：刘新哲（１９７４一 ），男，陕西富平人，工程师，学 士，从事燃烧设备、化工设备、特种气体设备研究 和开发工作，现任天津市奥利达设备工程技术有 限公司总工程师。