CN112473357A - 一种脱硫废水余热干燥***自动喷雾调控装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种脱硫废水余热干燥***自动喷雾调控装置及方法，包括控制***、半干法脱硫塔、设置于半干法脱硫塔内部的双流体雾化喷嘴、用于测量半干法脱硫塔进口烟气流量的进口烟气流量测量仪、用于测量半干法脱硫塔进口烟气温度的进口烟气温度测量仪、用于测量半干法脱硫塔进口烟气温度的进口烟气成分分析仪、用于测量半干法脱硫塔出口烟气温度的出口烟气温度测量仪、用于测量半干法脱硫塔进口脱硫废水流量的进水流量测量仪及用于调节半干法脱硫塔进口脱硫废水流量的废水进口控制阀，该装置及方法能够自动调控喷雾水量，无须人工干预，稳定可靠性较高。

Description

一种脱硫废水余热干燥***自动喷雾调控装置及方法
技术领域
本发明属于脱硫废水零排放技术领域，涉及一种脱硫废水余热干燥***自动喷雾调控装置及方法。
背景技术
利用空预器后约110℃～160℃的烟气的余热蒸发干燥脱硫废水是一种经济节能的脱硫废水零排放技术方案。某脱硫废水烟气余热干燥***如原理图1所示，空预器后的烟气经预除尘器初步除尘后自底部进入半干法脱硫塔，并从半干法脱硫塔的上部进入电除尘器中。半干法脱硫塔内部设有双流体雾化喷嘴，双流体喷嘴的进气口与压缩空气罐相连，进水口则与脱硫废水箱相连。在压缩空气作用下，脱硫废水被喷成粒径约30～60μm的雾滴，并在烟气热量下并迅速蒸干，其水分进入烟气中，残余的盐分也与飞灰结合随烟气进入电除尘器中。
由于受机组负荷和季节等多因素影响，锅炉尾部空预器后的烟气量和排烟温度均处于不断变化中，单纯依赖人工对喷雾水量进行调整较为困难。喷雾水量过低，会造成烟气热量利用不充分，喷雾水量过高则可能造成排出烟气温度低于酸露点从而加剧后续电除尘器的腐蚀。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种脱硫废水余热干燥***自动喷雾调控装置及方法，该装置及方法能够自动调控喷雾水量，无须人工干预，稳定可靠性较高。
为达到上述目的，本发明所述的脱硫废水余热干燥***自动喷雾调控装置包括控制***、半干法脱硫塔、设置于半干法脱硫塔内部的双流体雾化喷嘴、用于测量半干法脱硫塔进口烟气流量的进口烟气流量测量仪、用于测量半干法脱硫塔进口烟气温度的进口烟气温度测量仪、用于测量半干法脱硫塔进口烟气成分的进口烟气成分分析仪、用于测量半干法脱硫塔出口烟气温度的出口烟气温度测量仪、用于测量半干法脱硫塔进口脱硫废水流量的进水流量测量仪及用于调节半干法脱硫塔进口脱硫废水流量的废水进口控制阀；
进口烟气流量测量仪、进口烟气温度测量仪、进口烟气成分分析仪、出口烟气温度测量仪及进水流量测量仪的输出端均与控制***的输入端相连接；控制***的输出端与废水进口控制阀相连接。
本发明所述的脱硫废水烟气余热干燥***自动喷雾调控方法包括以下步骤：
1)根据烟气含水率及SO3浓度设置半干法脱硫塔出口烟气酸露点阀值tDT；
2)控制***采集进口烟气的流量参数qin，进口烟气的温度参数tin，进口烟气中的N2、O2、CO2及H2O的体积分数
Figure BDA0002771339420000021
及飞灰质量浓度rFh，并以此计算理论可蒸发干燥的水量W1；
3)采集出口烟气的温度参数tout，将tout与tDT进行比较，以计算反馈补偿水量W2；
4)控制***根据步骤3)得到的反馈补偿水量W2计算最终的喷雾水量W，并输出指令废水进口控制阀以调节半干法脱硫塔进口脱硫废水流量至W，其中W＝W1+W2。
步骤2)中W1的表达式为：
Figure BDA0002771339420000031
其中，W1为理论可蒸发水量，K为烟气余热利用系数，Iin为半干法脱硫塔进口烟气的焓值，I0为半干法脱硫塔进口烟气在设定温度tDT时的焓值，ΔH为1kg水由常温转变为温度tDT状态下饱和水蒸汽的焓差。
步骤3)中，当|tout-tDT|≤t偏，则W2＝0，即无需补偿，t偏为允许的出口烟气温度控制偏差；
当|tout-tDT|＞t偏，则W2为：
Figure BDA0002771339420000032
其中，Iout为半干法脱硫塔进口烟气在温度tout时的焓值。
Iout的表达式为：
Figure BDA0002771339420000033
其中，
Figure BDA0002771339420000034
及Cout，Fh分别为进口烟气中N2、O2、CO2、H2O及飞灰在温度为tout的热容量。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的脱硫废水余热干燥***自动喷雾调控装置及方法在具体操作时，根据各测量仪检测半干法脱硫塔的进口烟气流量、进口烟气温度、进口烟气成分、出口烟气温度等参数的变化情况，并根据测量的参数自动调节调节废水进口控制阀，以动态调整喷雾水量，使得半干法脱硫塔出口烟温基本保持稳定，无需人工控制，可靠性、安全性较高。
附图说明
图1为脱硫废水烟气余热干燥***的原理示意图；
图2为本发明的结构示意图。
其中，1为进口烟气流量测量仪、2为进口烟气温度测量仪、3为进口烟气成分分析仪、4为半干法脱硫塔、5为双流体雾化喷嘴、6为出口烟气温度测量仪、7为进水流量测量仪、8为废水进口控制阀、9为控制***。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参考图2，本发明所述的脱硫废水余热干燥***自动喷雾调控装置包括半干法脱硫塔4、设置于半干法脱硫塔4内部的双流体雾化喷嘴5、进口烟气流量测量仪1、进口烟气温度测量仪2、进口烟气成分分析仪3、出口烟气温度测量仪6、进水流量测量仪7、废水进口控制阀8以及控制***9；双流体雾化喷嘴5的进水口与进水管道相连通；双流体雾化喷嘴5的进气口与压缩空气管道相连通；进口烟气流量测量仪1、进口烟气温度测量仪2、进口烟气成分分析仪3设置在半干法脱硫塔4的进口烟道上，出口烟气温度测量仪6设置在半干法脱硫塔4的出口烟道上，进水流量测量仪7及废水进口控制阀8设置于所述进水管道上，进口烟气流量测量仪1、进口烟气温度测量仪2、进口烟气成分分析仪3、出口烟气温度测量仪6及进水流量测量仪7的输出端均与控制***9的输入端相连接；控制***9的输出端与废水进口控制阀8相连接。
本发明所述的脱硫废水烟气余热干燥***自动喷雾调控方法包括以下步骤：
1)根据烟气含水率及SO3浓度设置半干法脱硫塔4出口烟气酸露点阀值tDT；
2)控制***9采集进口烟气的流量参数qin，进口烟气的温度参数tin，进口烟气中的N2、O2、CO2及H2O的体积分数
Figure BDA0002771339420000051
及飞灰质量浓度rFh，并以此计算理论可蒸发干燥的水量W1，W1为：
Figure BDA0002771339420000052
其中，W1为理论可蒸发水量，K为烟气余热利用系数，可取0.95～1.0，Iin为半干法脱硫塔4进口烟气的焓值，I0为半干法脱硫塔4进口烟气在设定温度tDT时的焓值，ΔH为1kg水由常温(按20℃计)转变为温度tDT状态下饱和水蒸汽的焓差；
Iin及I0的表达式分别为：
Figure BDA0002771339420000053
Figure BDA0002771339420000054
其中，qin为进口烟气流量，
Figure BDA0002771339420000055
及Cin，Fh分别为进口烟气中N2、O2、CO2、H2O及飞灰在温度为tin的热容量，
Figure BDA0002771339420000056
Figure BDA0002771339420000057
及C0，Fh分别为进口烟气中N2、O2、CO2、H2O及飞灰在温度为tDT的热容量，
Figure BDA0002771339420000058
及
Figure BDA0002771339420000059
分别为进口烟气中N2、O2、CO2及H2O的体积分数，rFh为进口烟气中飞灰的质量浓度。
烟气中N2、O2、CO2、H2O等在不同温度时的热容量均可按式(4)计算：C＝A+Bt+Dt2+Et3+Ft4+Gt5 (4)
其中，C为热容量，t为温度，A、B、D、E、F、G的取值参见1。
表1
工质 水蒸气H<sub>2</sub>O 氧气O<sub>2</sub> 氮气N<sub>2</sub> 二氧化碳CO<sub>2</sub> 飞灰C<sub>Fh</sub>
A 1.493578767 1.303598397 1.295133004 1.600701501 0.7395200722
B +1.032957708×10<sup>-4</sup> +1.429502906×10<sup>-4</sup> -2.400383797×10<sup>-5</sup> +1.055094954×10<sup>-3</sup> +7.442409572×10<sup>-4</sup>
D +2.405559309×10<sup>-7</sup> +1.769271270×10<sup>-7</sup> +2.655920238×10<sup>-7</sup> +6.956508576×10<sup>-7</sup> -1.105382319×10<sup>-6</sup>
E -1.489845597×10<sup>-10</sup> -2.276046995×10<sup>-10</sup> -2.029252988×10<sup>-10</sup> +3.192018328×10<sup>-10</sup> +7.185421435×10<sup>-10</sup>
F +3.859063212×10<sup>-14</sup> +9.648364403×10<sup>-14</sup> +6.591057524×10<sup>-14</sup> -8.571838413×10<sup>-14</sup> -8.430062168×10<sup>-14</sup>
G -3.912559849×10<sup>-18</sup> -1.410950852×10<sup>-17</sup> -8.066810267×10<sup>-18</sup> 9.746750183×10<sup>-18</sup> -2.987503925×10<sup>-17</sup>
3)采集出口烟气的温度参数tout，将tout与tDT进行比较，以计算反馈补偿水量W2。
其中，当|tout-tDT|≤t偏，则W2＝0，即无需补偿，t偏为允许的出口烟气温度控制偏差。
当|tout-tDT|＞t偏，则W2为：
Figure BDA0002771339420000061
其中，Iout为半干法脱硫塔4进口烟气在温度tout时的焓值，Iout的表达式为：
Figure BDA0002771339420000062
其中，
Figure BDA0002771339420000063
及Cout，Fh分别为进口烟气中N2、O2、CO2、H2O及飞灰在温度为tout的热容量。
4)控制***根据步骤3)得到的反馈补偿水量W2计算最终的喷雾水量W，并输出指令废水进口控制阀以调节半干法脱硫塔进口脱硫废水流量至W，其中W＝W1+W2。

Claims (6)

1.一种脱硫废水余热干燥***自动喷雾调控装置，其特征在于，包括控制***(9)、半干法脱硫塔(4)、设置于半干法脱硫塔(4)内部的双流体雾化喷嘴(5)、用于测量半干法脱硫塔(4)进口烟气流量的进口烟气流量测量仪(1)、用于测量半干法脱硫塔(4)进口烟气温度的进口烟气温度测量仪(2)、用于测量半干法脱硫塔(4)进口烟气成分的进口烟气成分分析仪(3)、用于测量半干法脱硫塔(4)出口烟气温度的出口烟气温度测量仪(6)、用于测量半干法脱硫塔(4)进口脱硫废水流量的进水流量测量仪(7)及用于调节半干法脱硫塔(4)进口脱硫废水流量的废水进口控制阀(8)；
进口烟气流量测量仪(1)、进口烟气温度测量仪(2)、进口烟气成分分析仪(3)、出口烟气温度测量仪(6)及进水流量测量仪(7)的输出端均与控制***(9)的输入端相连接；控制***(9)的输出端与废水进口控制阀(8)相连接。
2.一种脱硫废水烟气余热干燥***自动喷雾调控方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)根据烟气含水率及SO3浓度设置半干法脱硫塔(4)出口烟气酸露点阀值tDT；
2)控制***(9)采集进口烟气的流量参数qin，进口烟气的温度参数tin，进口烟气中的N2、O2、CO2及H2O的体积分数
Figure FDA0002771339410000011
及飞灰质量浓度rFh，并以此计算理论可蒸发干燥的水量W1；
3)采集出口烟气的温度参数tout，将tout与tDT进行比较，以计算反馈补偿水量W2；
4)控制***(9)根据步骤3)得到的反馈补偿水量W2计算最终的喷雾水量W，并输出指令废水进口控制阀以调节半干法脱硫塔进口脱硫废水流量至W。
3.根据权利要求2所述的脱硫废水烟气余热干燥***自动喷雾调控方法，其特征在于，步骤2)中W1的表达式为：
Figure FDA0002771339410000021
其中，W1为理论可蒸发水量，K为烟气余热利用系数，Iin为半干法脱硫塔(4)进口烟气的焓值，I0为半干法脱硫塔(4)进口烟气在设定温度tDT时的焓值，ΔH为1kg水由常温转变为温度tDT状态下饱和水蒸汽的焓差。
4.根据权利要求2所述的脱硫废水烟气余热干燥***自动喷雾调控方法，其特征在于，步骤3)中，当|tout-tDT|≤t偏，则W2＝0，即无需补偿，t偏为允许的出口烟气温度控制偏差；
当|tout-tDT|＞t偏，则W2为：
Figure FDA0002771339410000022
其中，Iout为半干法脱硫塔(4)进口烟气在温度tout时的焓值。
5.根据权利要求4所述的脱硫废水烟气余热干燥***自动喷雾调控方法，其特征在于，Iout的表达式为：
Figure FDA0002771339410000023
其中，
Figure FDA0002771339410000024
及Cout，Fh分别为进口烟气中N2、O2、CO2、H2O及飞灰在温度为tout的热容量。
6.根据权利要求4所述的脱硫废水烟气余热干燥***自动喷雾调控方法，其特征在于，W＝W1+W2。
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