CN111111393A

CN111111393A - 一种脱硫塔出口硫含量的精细化自动控制方法及其应用

Info

Publication number: CN111111393A
Application number: CN201911421766.6A
Authority: CN
Inventors: 张培龙; 李同亮; 陈广涛; 李文振; 杜长皓
Original assignee: Luxi Group Co Ltd Power Branch
Current assignee: Luxi Group Co Ltd Power Branch
Priority date: 2019-12-31
Filing date: 2019-12-31
Publication date: 2020-05-08

Abstract

本发明涉及烟气脱硫技术领域，尤其涉及一种脱硫塔出口硫含量的精细化自动控制方法及其应用；所述方法：1)将锅炉给煤机给煤量或者给煤机转速引入脱硫DCS画面，通过给煤量或者转速折算出理论烟气量，计算出理论碱性吸附剂添加量。2)以步骤1)计算理论氨水量的方法为基础，在锅炉给煤机给煤量或者给煤机转速出现变化时，实时计算对应的理论碱性吸附剂添加量，根基该计算结果调节碱性吸附剂的添加量；3)检测脱硫塔出口硫的值，如果依然超过设置标准，则继续调节碱性吸附剂的添加量直至脱硫塔出口硫达标。本发明由主调节预先调节避免出现调节滞后现象，由副调节微调避免脱硫塔出口硫超标，从而实现了出口处硫含量的精细化控制。

Description

一种脱硫塔出口硫含量的精细化自动控制方法及其应用

技术领域

本发明涉及烟气脱硫技术领域，尤其涉及一种脱硫塔出口硫含量的精细化自动控制方法及其应用。

背景技术

本发明背景技术中公开的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

喷淋式的脱硫塔是废气脱硫的主要设备之一，其基本原理是：锅炉烟气脱硫塔结构原理：含硫氧化物的烟气通过进口烟道进入筒体，碱性吸附剂(如氨水、氢氧化钠溶液、碳酸氢钠溶液等)脱硫塔上部向下喷淋，形成与烟气成逆向接触的水幕，保证脱硫效果；脱硫生成物随喷淋液落入脱硫塔底部，从溢水孔排走，净化后的气体，通过筒体上部经除雾器除雾后排出，从而达到烟气脱硫的目的。然而，本发明人发现：在实际的脱硫过程中，脱硫塔出口处的烟气中硫含量经常波动，如果按照大流量添加吸附剂的方式确保出口处硫含量达到排放标准，则存在吸附剂用量大但利用率低的问题，而且也会带来很多附加的技术问题，如吸附剂的存储、运输、成本等。

发明内容

为了解决上述的问题，本发明进一步研究发现：可以通过精细化调节降低加氨量，实现出口硫小范围内精准控制，但依然存在的问题是：数据受到锅炉给煤情况的影响而波动较大，再加上人工操作并不能达到精细化调整的目的，导致***运行稳定性差，易造成因调整不及时引起的环保数据超标事故。为此，本发明提出一种脱硫塔出口硫含量的精细化自动控制方法及其应用，该方法采用主调节+副调节的方式，由主调节负责预先调节避免出现调节滞后现象，由副调节负责微调避免脱硫塔出口硫超标，再加上本发明的这些控制均采用自动化远程控制的方式，从而实现了出口处硫含量的精细化控制。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术手段为：

首先，本发明公开一种脱硫塔出口硫含量的精细化自动控制方法，步骤为：

(1)将锅炉给煤机给煤量或者给煤机转速引入脱硫DCS画面，通过给煤量或者转速折算出理论烟气量，根据脱硫塔入口二氧化硫浓度计算出每小时进入脱硫塔二氧化硫质量，从而计算出理论碱性吸附剂添加量P，计算公式如下：

上式中，各符号表示：F1为锅炉实际负荷，F1用锅炉给粉机总转速折算出来；Fe为锅炉额定负荷；FI为锅炉额定风量；Ar为脱硫塔入口二氧化硫含量；W为脱硫效率；N1为碱性吸附剂浓度；C为摩尔量比值；K为量纲换算系数。

(2)以步骤(1)计算理论氨水量的方法为基础，在锅炉给煤机给煤量或者给煤机转速出现变化时，实时计算对应的理论碱性吸附剂添加量，并将计算结果反馈给碱性吸附剂添加***，然后调节碱性吸附剂的添加量；

(3)继续检测脱硫塔出口硫的值，如果依然超过设置标准，则由检测装置将该信号反馈给碱性吸附剂添加***，继续调节碱性吸附剂的添加量直至脱硫塔出口硫达标。

进一步地，由于步骤(1)中计算出的是理论值，而且受到煤中杂质含量的影响，因此，DCS画面还增加人为干涉功能，若计算结果与实际需求量有较大出入时，可通过理论系数或理论增减值进行修改，以满足实际生产需要。

进一步地，步骤(1)中，所述DCS画面还设置目标二氧化硫浓度值、理论碱性吸附剂添加量修整系数、理论碱性吸附剂添加量、设定碱性吸附剂添加量、出口硫瞬时质量(kg)、入口硫瞬时质量(kg)、含硫气体瞬时值、含硫气体平均值，以便于根据需要进行人为干涉调节。

进一步地，步骤(3)中，所述脱硫塔出口硫的值设置为2-10mg/m³，当数据高于或低于此给定值时，控制***进一步调整碱性吸附剂添加量，当出口硫降至设定值以下时，碱性吸附剂添加量恢复至理论修正量。

进一步地，利用脱硫塔中吸收段经过吸附使用的碱性吸附剂的pH值作为进一步的微调手段，当该碱性吸附剂的pH值不在设定的范围内时，反馈给碱性吸附剂添加***，调节碱性吸附剂添加量，实现对出口硫的更加精准的控制。

可选地，所述碱性吸附剂的pH值为6.8-7.2，当吸收pH值低于6.8时，自动修正增加碱性吸附剂添加量；反之，当吸收pH值高于7.2时，自动修正减少碱性吸附剂添加量。

进一步地，所述碱性吸附剂包括氨水、氢氧化钠溶液、碳酸氢钠溶液等，其浓度可根据实际需要进行调节。

进一步地，所述脱硫塔出口硫控制采用典型的串级PID控制。

其次，本发明公开所述脱硫塔出口硫含量的精细化自动控制方法在化工领域、电厂烟气处理、焚烧烟气处理等中的应用。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：

(1)通过计算不同负荷情况下的理论碱性吸附剂添加量，保证在烟气进入脱硫塔之前，碱性吸附剂的添加就已经到位，实现预控、预调，防止进口硫变化导致碱性吸附剂添加无法跟进而导致调节滞后现象，进而避免出口硫排放不达标的问题。在理论碱性吸附剂添加量调节到位后，进一步通过对出口硫含量的监控，计算调节脱硫塔出口硫的值达标的碱性吸附剂添加量，即由主调节预先调节避免出现调节滞后现象，由副调节微调避免脱硫塔出口硫超标，从而实现了出口处硫含量的精细化控制。

(2)本发明以理论碱性吸附剂添加量为基础，配合出口硫含量变化、吸收段的碱性吸附剂的pH值变化等，共同自动控制和调节碱性吸附剂添加量，达到出口硫指标平稳控制的目的。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明实施例中进行脱硫塔出口硫含量精细化控制的工艺流程图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件需要具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语解释部分：本发明中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者两个元件的相互作用关系，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。

正如前文所述，在实际的脱硫过程中，脱硫塔出口处的烟气中硫含量经常波动，如果按照大流量添加吸附剂的方式确保出口处硫含量达到排放标准，则存在吸附剂用量大但利用率低的问题。因此，本发明提出了一种脱硫塔出口硫含量的精细化自动控制方法；现结合说明书附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

第一实施例

一种脱硫塔出口硫含量的精细化自动控制方法，参考图1，包括如下步骤：

1、工艺流程说明：

(1)锅炉含硫烟气首先进入浓缩段，由浓缩段喷淋液对烟气进行降温，烟气温度降低后进入吸收段，在吸收泵入口处(加氨小室)加入氨水作为碱性吸附剂，在吸收段喷淋后对烟气中的二氧化硫进行吸收，形成硫酸铵溶液，pH约6～7；

(2)烟气由吸收段经过后，二氧化硫被去除，富余部分游离氨(吸收段逃逸氨)由回收段进行喷淋回收，并再次吸收部分二氧化硫，回收段喷淋液pH控制在4.5～5.5(回收段喷淋液来自氧化池，氧化池喷淋液由吸收段喷淋液吸收烟气中二氧化硫后得到)；

(3)烟气由回收段经过后，进入洗涤段，由工艺水(***源头补水处)经洗涤泵喷淋，对烟气中剩余微量硫酸铵、游离二氧化硫或氨进行洗涤除掉。

2、控制工艺流程说明：

(1)将锅炉给煤机给煤量引入脱硫DCS画面，通过给煤量或者转速折算出理论烟气量，根据脱硫塔入口二氧化硫浓度计算出每小时进入脱硫塔二氧化硫质量，从而计算出理论加氨量P，计算公式如下：

上式中，各符号表示：F1为锅炉实际负荷，F1用锅炉给粉机总转速折算出来；Fe为锅炉额定负荷；FI为锅炉额定风量；Ar为脱硫塔入口二氧化硫含量；W为脱硫效率；N1为氨水浓度；C为摩尔量比值；K为量纲换算系数。

具体的，所述F1＝620t/h，Fe＝680t/h，FI＝500000m³/h，Ar＝1000mg/m³，W＝99％，N1＝7％，C＝0.5，K＝1.1。通过上述公式得出理论加氨量P＝3.54m³/h。自动调整过程，出口硫设定值为5mg/m³，氨水浓度为7％(固定值)。

(2)以步骤(1)计算理论氨水量的方法为基础，在锅炉给煤机给煤量或者给煤机转速出现变化时，实时计算对应的理论加氨量，并将计算结果反馈给氨水添加***，然后调节氨水的添加量；

(3)继续检测脱硫塔出口硫的值，当超过设置标准(5mg/m³)时，由检测装置将该信号反馈给氨水添加***，继续调节氨水的添加量直至脱硫塔出口硫达标。

第二实施例

1、工艺流程说明：同第一实施例；

2、控制工艺流程说明：

(3)继续检测脱硫塔出口硫的值，当超过设置标准，由检测装置将该信号反馈给氨水添加***，继续调节氨水的添加量直至脱硫塔出口硫达标。

(4)利用脱硫塔中吸收段经过吸附使用的碱性吸附剂的pH值作为进一步的微调手段，所述碱性吸附剂的pH值设置为6.8-7.2，当吸收pH值低于6.8时，自动修正增加碱性吸附剂添加量；反之，当吸收pH值高于7.2时，自动修正减少碱性吸附剂添加量。

具体的，各调节阶段的pH的具体控制如下(超驰控制)：控制由以下量参与控制，入口二氧化硫含量速率、出口二氧化硫含量速率、出口二氧化硫含量超标、吸收液pH值、洗涤液pH值。具体逻逻如下：

1)入口二氧化硫速率大于0.001，增加一定氨水量，入口二氧化硫速率小于-0.001，减少一定氨水量；

2)出口二氧化硫速率大于0.0001，增加一定氨水量，出口二氧化硫速率小于-0.0001，减少一定氨水量；

3)出口二氧化硫含量超标，增加一定氨水量(可以在画面设定)；主要用于超标时快速增加氨水量，尽快将出口二氧化硫含量拉回正常值；

4)吸收液pH值超过设定值(存在死区)，减少一定氨水量(可以在画面设定)；吸收液pH值低于设定值(存在死区)，增加一定氨水量(可以在画面设定)；

5)洗涤液pH值超过设定值(存在死区)，减少一定氨水量(可以在画面设定)；洗涤液pH值低于设定值(存在死区)，增加一定氨水量(可以在画面设定)；

微调限制及补充修正：出口二氧化硫微调氨水量，根据出口二氧化硫含量的变化，调在较小范围内(0.5m³/h)调节氨水量。且氨水量的调节下限为理论氨水量的85％。根据进口氧量超过15％，判断仪表正在反吹，此时保持前一周期的氨水量不变。

根据以上得到氨水量目标和实际的氨水量，经过快速的PID回路调节氨水泵去加氨小室调节阀，达到自动控制目的。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种脱硫塔出口硫含量的精细化自动控制方法，其特征在于，步骤为：

上式中，各符号表示：F1为锅炉实际负荷，F1用锅炉给粉机总转速折算出来；Fe为锅炉额定负荷；FI为锅炉额定风量；Ar为脱硫塔入口二氧化硫含量；W为脱硫效率；N1为碱性吸附剂浓度；C为摩尔量比值；K为量纲换算系数；

(3)继续检测脱硫塔出口硫的值，如果依然超过设置标准，则由检测装置反馈给碱性吸附剂添加***，继续调节碱性吸附剂的添加量直至脱硫塔出口硫达标。

2.如权利要求1所述的脱硫塔出口硫含量的精细化自动控制方法，其特征在于，由于步骤(1)中，DCS画面还增加人为干涉功能，若计算结果与实际需求量有较大出入时，通过理论系数或理论增减值进行修改。

3.如权利要求2所述的脱硫塔出口硫含量的精细化自动控制方法，其特征在于，步骤(1)中，所述DCS画面还设置以下人为干涉功能中的至少一种：目标二氧化硫浓度值、理论碱性吸附剂添加量修整系数、理论碱性吸附剂添加量、设定碱性吸附剂添加量、出口硫瞬时质量、入口硫瞬时质量、含硫气体瞬时值、含硫气体平均值。

4.如权利要求1所述的脱硫塔出口硫含量的精细化自动控制方法，其特征在于，步骤(3)中，所述脱硫塔出口硫的值设置为2-10mg/m³。

5.如权利要求1所述的脱硫塔出口硫含量的精细化自动控制方法，其特征在于，将脱硫塔中吸收段经过吸附使用的碱性吸附剂的pH值作为进一步的微调手段，当该碱性吸附剂的pH值不在设定的范围内时，反馈给碱性吸附剂添加***，调节碱性吸附剂添加量。

6.如权利要求5所述的脱硫塔出口硫含量的精细化自动控制方法，其特征在于，所述碱性吸附剂的pH值为6.8-7.2，当吸收pH值低于6.8时，自动修正增加碱性吸附剂添加量；反之，当吸收pH值高于7.2时，自动修正减少碱性吸附剂添加量。

7.如权利要求1-6任一项所述的脱硫塔出口硫含量的精细化自动控制方法，其特征在于，所述碱性吸附剂包括氨水、氢氧化钠溶液、碳酸氢钠溶液中的任意一种。

8.如权利要求1-6任一项所述的脱硫塔出口硫含量的精细化自动控制方法，其特征在于，所述脱硫塔出口硫控制采用串级PID控制。

9.如权利要求1-8任一项所述的脱硫塔出口硫含量的精细化自动控制方法在化工领域、电厂烟气处理、焚烧烟气处理中的应用。