一种尿素直喷热解系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及热解设备技术领域，具体公开一种尿素直喷热解系统及方法，包括：热解室，设有若干个检测区域；尿素喷射组件，对每一检测区域内的氮氧化物进行尿素直喷；尿素喷射组件包括喷头，喷头上设置有喷口；检测模块，用于实时检测每一检测区域的尿素溶液雾滴直径

【技术实现步骤摘要】
一种尿素直喷热解系统及方法


[0001]本专利技术涉及热解设备
，特别涉及一种尿素直喷热解系统及方法。

技术介绍

[0002]尿素作为无危险的制氨原料,具有与液氨相同的脱硝性能,尿素是绿色肥料,无毒性,使用完全,因而没有法规限制,并且便于运输、储存和使用。在《火力发电厂氮氧化物防治技术政策》和《火力发电厂设计规范》中明确规定,位于人口稠密区的脱硝设施宜选用尿素作为还原剂。因此,尿素热解制氨技术得以应用并迅速发展。
[0003]在现有技术中，尿素热解分解速度较快，热解炉的响应时间为5～30秒，但电加热器响应时间较长，尿素热解后分解成一个氨气分子和一个异氰酸分子，而异氰酸在热解室的环境条件下难以分解为氨气，故热解系统尿素转化为氨的转化率相对较低，也是尿素热解炉结垢的原因。即尿素热解技术的主要问题是其消耗的能量大，运行成本偏高，由于热解炉温度分布不均导致热解炉内氨气生成率低，副反应复杂，会生成一些中间产物，它们在特定的条件下会发生聚合，导致热解炉结垢和管道堵塞等问题，因此如何稳定控制尿素喷出量是本领域技术人员急需解决的技术问题。
[0004]鉴于此，急需一种尿素直喷热解系统及方法，用于解决在现有技术中氨气生成率低，容易发生副反应的技术问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种尿素直喷热解系统及方法，用于解决在现有技术中氨气生成率低，容易发生副反应的技术问题。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术，一方面公开了一种尿素直喷热解系统，包括：
[0007]热解室，所述热解室内预设有若干个检测区域；
[0008]尿素喷射组件，设置在所述热解室内部，用于对每一所述检测区域内的氮氧化物进行尿素直喷，所述尿素喷射组件包括有喷头，所述喷头上设置有喷口；
[0009]检测模块，包括若干个取样探头，所述取样探头设置在所述尿素喷射组件的上游和/或下游，所述检测模块用于实时检测所述热解室内每一所述检测区域的尿素溶液雾滴直径
△
D、烟气温度T0及烟气流速V0；
[0010]计算模块，用于计算所述检测区域的氨逃逸浓度
△
M；
[0011]控制模块，包括所述喷头的喷射角度控制、所述喷口的开合度控制以及所述尿素的喷射时间控制，所述控制模块用于根据每一所述检测区域的尿素溶液雾滴直径、烟气温度及烟气流速，控制每一所述检测区域内的所述尿素的输入流量，并且根据所述检测区域的氨逃逸浓度
△
M对所述尿素的输入流量进行控制调节。
[0012]优选的，所述控制模块还用于设定所述尿素溶液雾滴直径的标准直径A0，预先设定第一标准直径A1、第二预设标准直径A2、第三预设标准直径A3和第四标准直径A4，且A1＞A2＞A3＞A4；
[0013]预先设定第一预设喷射时间T1、第二预设喷射时间T2、第三预设喷射时间T3和第四预设喷射时间T4，且0＜T1＜T2＜T3＜T4；
[0014]根据每一所述检测区域的尿素溶液雾滴直径
△
D与所述尿素溶液雾滴直径的标准直径A0之间的关系确定所述尿素喷射组件的初始喷射时间：
[0015]当A0≥A1时，选取所述第一预设喷射时间T1作为所述尿素喷射组件的初始喷射时间；
[0016]当A1＞A0≥A2时，选取所述第二预设喷射时间T2作为所述尿素喷射组件的初始喷射时间；
[0017]当A2＞A0≥A3时，选取所述第三预设喷射时间T3作为所述尿素喷射组件的初始喷射时间；
[0018]当A3＞A0≥A4时，选取所述第四预设喷射时间T4作为所述尿素喷射组件的初始喷射时间；
[0019]在选定第i预设喷射时间Ti作为所述尿素喷射组件的初始喷射时间后，i＝1，2，3，4，则此时的所述尿素喷射组件的初始喷射时间为Ti，记为初始喷射时间Ti。
[0020]优选的，所述控制模块还用于获取两相邻所述检测区域内的所述尿素喷射组件的初始喷射时间，则确定两相邻所述检测区域内的所述初始喷射时间的差值K，当两相邻所述检测区域内的所述初始喷射时间的差值K＞1s时对所述喷射时间Ti进行调整，以获取所述两相邻所述检测区域内的喷射时间短的所述检测区域的补偿喷射时间为log2|k|。
[0021]优选的，所述控制模块还用于设定喷射角度矩阵R及烟气流速矩阵V,对于所述喷射角度矩阵R，设定为R(R1,R2,R3,R4)，其中，R1为第一喷射角度，R2为第二喷射角度，R3为第三喷射角度，R4为第四喷射角度，且90
°
＞R1＞R2＞R3＞R4＞0
°
；对于所述烟气流速V矩阵，设定V(V1，V2，V3，V4)，其中V1为第一烟气流速，V2为第二烟气流速，V3为第三烟气流速，V4为第四烟气流速，且V1＜V2＜V3＜V4，
[0022]所述控制模块还用于，当补偿喷射时间为log2|k|＞1s时，根据所述每一所述检测区域的烟气流速V0与所述烟气流速矩阵V之间的关系设定尿素喷射组件喷射角度：
[0023]当0＜V0＜V1时，选定所述第一喷射角度R1作为尿素喷射组件的喷射角度；
[0024]当V1≤V0＜V2，选定所述第二喷射角度R2作为尿素喷射组件的喷射角度；
[0025]当V2≤V0＜V3，选定所述第三喷射角度R3作为尿素喷射组件的喷射角度；
[0026]当V3≤V0＜V4，选定所述第四喷射角度R4作为尿素喷射组件的喷射角度。
[0027]优选的，所述控制模块还设置有氨逃逸浓度矩阵M0和喷射角度修正系数矩阵e，其中，氨逃逸浓度矩阵M0，设定MO(M01，M02，M03，M04)M01为第一氨逃逸浓度，M01为第二氨逃逸浓度，M03为第三氨逃逸浓度，M04为第四氨逃逸浓度，且M01＜M02＜M03＜M04，对于喷射角度修正系数矩阵e(e1，e2，e3，e4)e1为第一喷射角度修正系数，e2为第二喷射角度修正系数，e3为第三喷射角度修正系数，e4为第四喷射角度修正系数，且0.5＜e1＜e2＜e3＜e4＜1；
[0028]所述控制模块还用于当所述氨逃逸浓度
△
M＞1000Ppm时，根据所述氨逃逸浓度
△
M与所述氨逃逸浓度矩阵M0之间的关系选定所述喷射角度修正系数矩阵e，相应地修正系数以对各预设喷射角度矩阵R进行修正；
[0029]当
△
M＜M01时，选定所述第一喷射角度修正系数e1对所述第一喷射角度R1进行修
正，修正后的喷射角度为R1＊e1；
[0030]当M01≤
△
M＜M02时，选定所述第二喷射角度修正系数e2对所述第二喷射角度R2进行修正，修正后的喷射角度为R2＊e2；
[0031]当M02≤
△
M＜M03时，选定所述第三喷射角度修正系数e3对所述第三喷射角度R3进行修正，修正后的喷射角度为R3＊e3；
[0032]当M03≤
△
M＜M04时，选定所述第四喷射角度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种尿素直喷热解系统，其特征在于，包括：热解室，所述热解室内预设有若干个检测区域；尿素喷射组件，设置在所述热解室内部，用于对每一所述检测区域内的氮氧化物进行尿素直喷，所述尿素喷射组件包括有喷头，所述喷头上设置有喷口；检测模块，包括若干个取样探头，所述取样探头设置在所述尿素喷射组件的上游和/或下游，所述检测模块用于实时检测所述热解室内每一所述检测区域的尿素溶液雾滴直径
△
D、烟气温度T0及烟气流速V0；计算模块，用于计算所述检测区域的氨逃逸浓度
△
M；控制模块，包括所述喷头的喷射角度控制、所述喷口的开合度控制以及所述尿素的喷射时间控制，所述控制模块用于根据每一所述检测区域的尿素溶液雾滴直径、烟气温度及烟气流速，控制每一所述检测区域内的所述尿素的输入流量，并且根据所述检测区域的氨逃逸浓度
△
M对所述尿素的输入流量进行控制调节。2.根据权利要求1所述的尿素直喷热解系统，其特征在于，所述控制模块还用于设定所述尿素溶液雾滴直径的标准直径A0，预先设定第一标准直径A1、第二预设标准直径A2、第三预设标准直径A3和第四标准直径A4，且A1＞A2＞A3＞A4；预先设定第一预设喷射时间T1、第二预设喷射时间T2、第三预设喷射时间T3和第四预设喷射时间T4，且0＜T1＜T2＜T3＜T4；根据每一所述检测区域的尿素溶液雾滴直径
△
D与所述尿素溶液雾滴直径的标准直径A0之间的关系确定所述尿素喷射组件的初始喷射时间：当A0≥A1时，选取所述第一预设喷射时间T1作为所述尿素喷射组件的初始喷射时间；当A1＞A0≥A2时，选取所述第二预设喷射时间T2作为所述尿素喷射组件的初始喷射时间；当A2＞A0≥A3时，选取所述第三预设喷射时间T3作为所述尿素喷射组件的初始喷射时间；当A3＞A0≥A4时，选取所述第四预设喷射时间T4作为所述尿素喷射组件的初始喷射时间；在选定第i预设喷射时间Ti作为所述尿素喷射组件的初始喷射时间后，i＝1，2，3，4，则此时的所述尿素喷射组件的初始喷射时间为Ti，记为初始喷射时间Ti。3.根据权利要求2所述的尿素直喷热解系统，其特征在于，所述控制模块内还用于获取两相邻所述检测区域内的所述尿素喷射组件的初始喷射时间，则确定两相邻所述检测区域内的所述初始喷射时间的差值K，当两相邻所述检测区域内的所述初始喷射时间的差值K＞1s时对所述喷射时间Ti进行调整，以获取所述两相邻所述检测区域内的喷射时间短的所述检测区域的补偿喷射时间为log2|k|。4.根据权利要求3所述的尿素直喷热解系统，其特征在于，所述控制模块内还用于设定喷射角度矩阵R及烟气流速矩阵V,对于所述喷射角度矩阵R，设定为R(R1,R2,R3,R4)，其中，R1为第一喷射角度，R2为第二喷射角度，R3为第三喷射角度，R4为第四喷射角度，且90
°
＞R1＞R2＞R3＞R4＞0
°
；对于所述烟气流速V矩阵，设定V(V1，V2，V3，V4)，其中V1为第一烟气流速，V2为第二烟气流速，V3为第三烟气流速，V4为第四烟气流速，且V1＜V2＜V3＜V4，所述控制模块还用于，当补偿喷射时间为log2|k|＞1s时，根据所述每一所述检测区域
的烟气流速V0与所述烟气流速矩阵V之间的关系设定尿素喷射组件喷射角度：当0＜V0＜V1时，选定所述第一喷射角度R1作为尿素喷射组件的喷射角度；当V1≤V0＜V2，选定所述第二喷射角度R2作为尿素喷射组件的喷射角度；当V2≤V0＜V3，选定所述第三喷射角度R3作为尿素喷射组件的喷射角度；当V3≤V0＜V4，选定所述第四喷射角度R4作为尿素喷射组件的喷射角度。5.根据权利要求4所述的尿素直喷热解系统，其特征在于，所述控制模块还用于设定氨逃逸浓度矩阵M0和喷射角度修正系数矩阵e，其中，氨逃逸浓度矩阵M0，设定MO(M01，M02，M03，M04)M01为第一氨逃逸浓度，M01为第二氨逃逸浓度，M03为第三氨逃逸浓度，M04为第四氨逃逸浓度，且M01＜M02＜M03＜M04，对于喷射角度修正系数矩阵e(e1，e2，e3，e4)e1为第一喷射角度修正系数，e2为第二喷射角度修正系数，e3为第三喷射角度修正系数，e4为第四喷射角度修正系数，且0.5＜e1＜e2＜e3＜e4＜1；所述控制模块还用于当所述氨逃逸浓度
△
M＞1000Ppm时，根据所述氨逃逸浓度
△
M与所述氨逃逸浓度矩阵M0之间的关系选定所述喷射角度修正系数...

【专利技术属性】
技术研发人员：白玉成，严晓东，刘家君，
申请(专利权)人：北方联合电力有限责任公司乌海热电厂，
类型：发明
国别省市：