工艺流程描述、系统运行及控制说明
1. 系统概述
尿素热解法制氨系统包括尿素储仓、干卸料、螺旋给料机、尿素溶解罐、尿素溶液给料泵、尿素溶液储罐、供液泵、计量和分配装置、背压控制阀、绝热分解室(内含喷射器)、电加热器及控制装置等。整套系统考虑夏天防晒，冬天防冻措施。
尿素粉末储存于储仓，由螺旋给料机输送到溶解罐里，用去离子水将干尿素溶解成40~55%质量浓度的尿素溶液，通过尿素溶液给料泵输送到尿素溶液储罐；尿素溶液经由供液泵、计量与分配装置、雾化喷嘴等进入绝热分解室内分解，生成NH3、H2O和CO2，分解产物经由氨喷射系统进入脱硝系统。
所设计的尿素制氨工艺满足：还原剂的供应量能满足锅炉不同负荷的要求，调节方便、灵活、可靠；尿素制氨工艺配有良好的控制系统。
2. 主要设备
（1）尿素储仓
设置2套锥形底立式尿素筒仓，体积要满足全厂4台机组3天用量要求，碳钢制造，锥体内衬1Cr18Ni9Ti不锈钢。筒仓设计考虑配备流化风或振动装置来防止尿素吸潮、架桥及堵塞。此外，还应配有布袋过滤器，预留气力输送接口。
（2）尿素溶解罐
设置两只尿素溶解罐，采用两套螺旋给料机将尿素输送到溶解罐。在溶解罐中，用去离子水（也可使用反渗透水和冷凝水，不使用软化水）制成40~55%的尿素溶液。当尿素溶液温度过低时，蒸汽加热系统启动使溶液的温度高于82℃（确保不结晶）。材料采用1Cr18Ni9Ti不锈钢，内衬防腐材质。尿素溶液配制采用计量罐方式。溶解罐除设有水流量和温度控制系统外，还采用输送泵将化学剂从储罐底部向侧部进行循环，使化学剂更好地混合。
（3）尿素溶液混合泵
尿素溶液混合泵为不锈钢本体，碳化硅机械密封的离心泵，每只尿素溶解罐设两台泵一运一备，并列布置。此外，溶液混合泵还利用溶解罐所配置的循环管道将尿素溶液进行循环，以获得更好混合。
（4）尿素溶液储罐
尿素溶液经由尿素溶液给料泵进入尿素溶液储罐。设置两只尿素溶液储罐，
造。储罐为立式平底结构，装有液面、温度显示仪、人孔、梯子、通风孔及蒸汽加热装置（保证溶液温度高于结晶温度5℃）等。储罐基础为混凝土结构，储罐露天放置时，四周加有隔离防护栏，并应考虑现场其他情况变量包括地震带，风载荷、雪载荷和温度变化等。
设置尿素溶液伴热管道系统，尿素溶液管道由尿素溶解罐及存储罐的加热蒸汽疏水进行伴热。蒸汽管道将从主厂房辅汽联箱或厂区辅助蒸汽母管上引接。
（5）尿素溶液循环装置
为4台机组设置两套尿素溶液供应与循环装置，每套循环管路为两台锅炉的脱硝装置供应尿素溶液。每套尿素溶液循环装置包含2台全流量的多级SS离心泵(带变频器)、1套内嵌双联式过滤器、电加热器、1只背压阀及用于远程控制和监测循环系统的压力、温度、流量以及浓度等仪表等。
（6）计量分配装置(MDM)
尿素溶液的计量分配装置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，用于控制每只尿素溶液喷射器的流量及雾化和冷却空气的压力和流量。
（7）绝热分解室
每台锅炉设一套尿素溶液分解室。尿素溶液由316 L不锈钢制造的喷射器（每台炉设12支）雾化后喷入分解室，在350~650℃的高温热风/烟气条件下，尿素液滴分解成NH3、H2O、CO2。
尿素热解采用一次高温空气，风量设计值为8289 Nm3/Hr，最大值为9000 Nm3/Hr。用电加热器将高温空气加热到约650℃，每台炉的电加热器额定功率约1230kW。
热解炉尾部部分钢材材质为16Mn，最高允许温度值为450℃，高于工作温度约100℃。每台热解炉出口至SCR反应器管道要求有流量测量装置并有相应的调节阀门。
（8）伴热系统
对尿素溶液输送管道，应配置伴热系统。热解炉后的气氨输送管道合理保温，保证氨喷射系统前的温度不低于300℃。
（9）泵、管道、阀门等与尿素接触的设备的材料均为不锈钢。
（10）水冲洗系统
在尿素溶液管道上设置完善的水冲洗系统，消除尿素溶液结晶的影响。
尿素溶解罐和溶液储罐采用蒸汽加热系统，尿素溶液管道采用蒸汽疏水伴热系统。该系统从业主指定的主厂房蒸汽母管接口处接出蒸汽，并将伴热系统的疏水回用或冷却到60℃以下排入＃3、＃4机组之间的机组排水槽中。
3. 尿素热解系统对原料的要求
用于组成或者稀释SCR工艺还原剂尿素的水，因为对SCR催化剂有负面影响，所有要求有高的纯度。不纯净的水会引起催化剂蜂窝的堵塞、与催化剂活性成分反应以及硫/金属成分的毒害等。其后果会缩短催化剂寿命、额外的催化剂清洁、还原剂消耗量的提高以及不期望的投资成本的增加等。
因为存在由于水纯度引起的SCR催化剂问题，建议使用只有除去矿物质的纯水或者去离子水。这样的水可以通过软化、离子交换或者反渗透以及冷凝的方式获得。由于增加水的稳定器，具有NOxOUT CAT CONC 的NOxOUT A 还原剂额外允许对水质要求的一些弹性。这种情形下，过滤的具有较好水质的水或者一种两种水的混合物达到如下列表所要求的水的规格。软化水因为具有较高的钠含量，因此在任何情况下不推荐使用。业主提供尿素溶解水的水质，经由美国燃料技术公司确认。
为SCR工艺供给的尿素、尿素溶液或溶解水应满足下列规格:
（1）尿素规格
工业或农用等级(满足国标GB2440-2001要求)的合格尿素，用于产生
尿素溶液；
自由NH3
正磷酸盐（作为PO4）
（2）溶解水规格
NOxOUT A 是采用特殊添加剂 NOxOUT CAT CONC 稳定化的尿素溶液 ，它允许使用总硬度（钙和镁之和，以CaCO3表示）可提高至150 ppm （即Ca 最大100 ppm，Mg，最大50 ppm，以CaCO3表示）的水。它的作用是：
增强喷射雾化；
将尿素因时间、温度和水的不纯而产生的沉淀降到最低；
NOx排放保持在允许范围内。
稀释水必须是除盐水，水质应满足：
总硬度（以CaCO3表示）
导电性
SiO2 金属物(铁，锌，铅，锰，铬，镍，铜) 总量
钠
正磷酸盐、砷、汞
固体悬浮物
硫酸盐
pH值约7~9
（3）55%浓度的尿素溶液
淡黄色或清澈或轻微浑浊的液体；
悬浮固态物
水硬度（CaCO3）
重要的注意事项：
除去矿物质或除去离子的水作为首选。可以使用反渗透水和冷凝水。软
化水不推荐使用。
如果水质分析显示其参数不在指定范围之内，需和燃料技术公司磋商确
定替代方案。
4. 控制系统描述
（1）MDM的控制流程
MDM主要有三条工艺管线构成，分别是尿素管线，雾化空气管线，和冲洗水管线。由尿素制备和储存系统来的合格的尿素溶液进入到MDM的入口管线和由工厂来的雾化空气进入MDM管线共同供给到喷枪，经由喷枪喷嘴雾化后喷入DC炉，在DC炉内分解成NH3。MDM是一个顺序控制，启动顺序首先打开雾化空气阀，确认阀开，再打开尿素溶液阀，确认阀开，流量PID回路投入工作，在此过程中最重要的控制就是每支喷枪尿素溶液量的控制，我们采用条件流量PID控制，流量SP值是由氨需量来决定的。停止顺序关闭尿素溶液阀，确认阀关，打开冲洗水阀进行冲洗，此时流量调节阀全开，冲洗完成后，关闭冲洗阀，关闭流量调节阀，关闭雾化空气阀。
（2）DC炉的控制流程
DC炉的温度控制采用串级方案，主温度控制回路在DCS中，主温度PID回路的温度测点PV1是DC炉的出口，此点温度是工艺上要求稳定的正常温度是343℃。主温度控制PID回路的输出OP1给副温度PID回路的SP2，副温度
控制回路在电加热器系统中，温度测点PV2是电加热器的出口，副温度PID控制器具有自动/手动/串级模式，当投自动时，副回路的温度控制是独立的既SP2 由人为给定不受主温度回路的影响。当投串级时，副温度回路的温度控制是受主温度回路的影响的既SP2 由主温度回路给定的，并且随着主温度回路OP1 的变化而变化。主温度回路PID具有PV跟踪功能，实现无扰切换。
控制流程图
工艺流程描述、系统运行及控制说明
1. 系统概述
尿素热解法制氨系统包括尿素储仓、干卸料、螺旋给料机、尿素溶解罐、尿素溶液给料泵、尿素溶液储罐、供液泵、计量和分配装置、背压控制阀、绝热分解室(内含喷射器)、电加热器及控制装置等。整套系统考虑夏天防晒，冬天防冻措施。
尿素粉末储存于储仓，由螺旋给料机输送到溶解罐里，用去离子水将干尿素溶解成40~55%质量浓度的尿素溶液，通过尿素溶液给料泵输送到尿素溶液储罐；尿素溶液经由供液泵、计量与分配装置、雾化喷嘴等进入绝热分解室内分解，生成NH3、H2O和CO2，分解产物经由氨喷射系统进入脱硝系统。
所设计的尿素制氨工艺满足：还原剂的供应量能满足锅炉不同负荷的要求，调节方便、灵活、可靠；尿素制氨工艺配有良好的控制系统。
2. 主要设备
（1）尿素储仓
设置2套锥形底立式尿素筒仓，体积要满足全厂4台机组3天用量要求，碳钢制造，锥体内衬1Cr18Ni9Ti不锈钢。筒仓设计考虑配备流化风或振动装置来防止尿素吸潮、架桥及堵塞。此外，还应配有布袋过滤器，预留气力输送接口。
（2）尿素溶解罐
设置两只尿素溶解罐，采用两套螺旋给料机将尿素输送到溶解罐。在溶解罐中，用去离子水（也可使用反渗透水和冷凝水，不使用软化水）制成40~55%的尿素溶液。当尿素溶液温度过低时，蒸汽加热系统启动使溶液的温度高于82℃（确保不结晶）。材料采用1Cr18Ni9Ti不锈钢，内衬防腐材质。尿素溶液配制采用计量罐方式。溶解罐除设有水流量和温度控制系统外，还采用输送泵将化学剂从储罐底部向侧部进行循环，使化学剂更好地混合。
（3）尿素溶液混合泵
尿素溶液混合泵为不锈钢本体，碳化硅机械密封的离心泵，每只尿素溶解罐设两台泵一运一备，并列布置。此外，溶液混合泵还利用溶解罐所配置的循环管道将尿素溶液进行循环，以获得更好混合。
（4）尿素溶液储罐
尿素溶液经由尿素溶液给料泵进入尿素溶液储罐。设置两只尿素溶液储罐，
造。储罐为立式平底结构，装有液面、温度显示仪、人孔、梯子、通风孔及蒸汽加热装置（保证溶液温度高于结晶温度5℃）等。储罐基础为混凝土结构，储罐露天放置时，四周加有隔离防护栏，并应考虑现场其他情况变量包括地震带，风载荷、雪载荷和温度变化等。
设置尿素溶液伴热管道系统，尿素溶液管道由尿素溶解罐及存储罐的加热蒸汽疏水进行伴热。蒸汽管道将从主厂房辅汽联箱或厂区辅助蒸汽母管上引接。
（5）尿素溶液循环装置
为4台机组设置两套尿素溶液供应与循环装置，每套循环管路为两台锅炉的脱硝装置供应尿素溶液。每套尿素溶液循环装置包含2台全流量的多级SS离心泵(带变频器)、1套内嵌双联式过滤器、电加热器、1只背压阀及用于远程控制和监测循环系统的压力、温度、流量以及浓度等仪表等。
（6）计量分配装置(MDM)
尿素溶液的计量分配装置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，用于控制每只尿素溶液喷射器的流量及雾化和冷却空气的压力和流量。
（7）绝热分解室
每台锅炉设一套尿素溶液分解室。尿素溶液由316 L不锈钢制造的喷射器（每台炉设12支）雾化后喷入分解室，在350~650℃的高温热风/烟气条件下，尿素液滴分解成NH3、H2O、CO2。
尿素热解采用一次高温空气，风量设计值为8289 Nm3/Hr，最大值为9000 Nm3/Hr。用电加热器将高温空气加热到约650℃，每台炉的电加热器额定功率约1230kW。
热解炉尾部部分钢材材质为16Mn，最高允许温度值为450℃，高于工作温度约100℃。每台热解炉出口至SCR反应器管道要求有流量测量装置并有相应的调节阀门。
（8）伴热系统
对尿素溶液输送管道，应配置伴热系统。热解炉后的气氨输送管道合理保温，保证氨喷射系统前的温度不低于300℃。
（9）泵、管道、阀门等与尿素接触的设备的材料均为不锈钢。
（10）水冲洗系统
在尿素溶液管道上设置完善的水冲洗系统，消除尿素溶液结晶的影响。
尿素溶解罐和溶液储罐采用蒸汽加热系统，尿素溶液管道采用蒸汽疏水伴热系统。该系统从业主指定的主厂房蒸汽母管接口处接出蒸汽，并将伴热系统的疏水回用或冷却到60℃以下排入＃3、＃4机组之间的机组排水槽中。
3. 尿素热解系统对原料的要求
用于组成或者稀释SCR工艺还原剂尿素的水，因为对SCR催化剂有负面影响，所有要求有高的纯度。不纯净的水会引起催化剂蜂窝的堵塞、与催化剂活性成分反应以及硫/金属成分的毒害等。其后果会缩短催化剂寿命、额外的催化剂清洁、还原剂消耗量的提高以及不期望的投资成本的增加等。
因为存在由于水纯度引起的SCR催化剂问题，建议使用只有除去矿物质的纯水或者去离子水。这样的水可以通过软化、离子交换或者反渗透以及冷凝的方式获得。由于增加水的稳定器，具有NOxOUT CAT CONC 的NOxOUT A 还原剂额外允许对水质要求的一些弹性。这种情形下，过滤的具有较好水质的水或者一种两种水的混合物达到如下列表所要求的水的规格。软化水因为具有较高的钠含量，因此在任何情况下不推荐使用。业主提供尿素溶解水的水质，经由美国燃料技术公司确认。
为SCR工艺供给的尿素、尿素溶液或溶解水应满足下列规格:
（1）尿素规格
工业或农用等级(满足国标GB2440-2001要求)的合格尿素，用于产生
尿素溶液；
自由NH3
正磷酸盐（作为PO4）
（2）溶解水规格
NOxOUT A 是采用特殊添加剂 NOxOUT CAT CONC 稳定化的尿素溶液 ，它允许使用总硬度（钙和镁之和，以CaCO3表示）可提高至150 ppm （即Ca 最大100 ppm，Mg，最大50 ppm，以CaCO3表示）的水。它的作用是：
增强喷射雾化；
将尿素因时间、温度和水的不纯而产生的沉淀降到最低；
NOx排放保持在允许范围内。
稀释水必须是除盐水，水质应满足：
总硬度（以CaCO3表示）
导电性
SiO2 金属物(铁，锌，铅，锰，铬，镍，铜) 总量
钠
正磷酸盐、砷、汞
固体悬浮物
硫酸盐
pH值约7~9
（3）55%浓度的尿素溶液
淡黄色或清澈或轻微浑浊的液体；
悬浮固态物
水硬度（CaCO3）
重要的注意事项：
除去矿物质或除去离子的水作为首选。可以使用反渗透水和冷凝水。软
化水不推荐使用。
如果水质分析显示其参数不在指定范围之内，需和燃料技术公司磋商确
定替代方案。
4. 控制系统描述
（1）MDM的控制流程
MDM主要有三条工艺管线构成，分别是尿素管线，雾化空气管线，和冲洗水管线。由尿素制备和储存系统来的合格的尿素溶液进入到MDM的入口管线和由工厂来的雾化空气进入MDM管线共同供给到喷枪，经由喷枪喷嘴雾化后喷入DC炉，在DC炉内分解成NH3。MDM是一个顺序控制，启动顺序首先打开雾化空气阀，确认阀开，再打开尿素溶液阀，确认阀开，流量PID回路投入工作，在此过程中最重要的控制就是每支喷枪尿素溶液量的控制，我们采用条件流量PID控制，流量SP值是由氨需量来决定的。停止顺序关闭尿素溶液阀，确认阀关，打开冲洗水阀进行冲洗，此时流量调节阀全开，冲洗完成后，关闭冲洗阀，关闭流量调节阀，关闭雾化空气阀。
（2）DC炉的控制流程
DC炉的温度控制采用串级方案，主温度控制回路在DCS中，主温度PID回路的温度测点PV1是DC炉的出口，此点温度是工艺上要求稳定的正常温度是343℃。主温度控制PID回路的输出OP1给副温度PID回路的SP2，副温度
控制回路在电加热器系统中，温度测点PV2是电加热器的出口，副温度PID控制器具有自动/手动/串级模式，当投自动时，副回路的温度控制是独立的既SP2 由人为给定不受主温度回路的影响。当投串级时，副温度回路的温度控制是受主温度回路的影响的既SP2 由主温度回路给定的，并且随着主温度回路OP1 的变化而变化。主温度回路PID具有PV跟踪功能，实现无扰切换。
控制流程图