CN104959015A - 能实现超净排放的烟气脱硫自动控制系统及其脱硫方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能实现超净排放的烟气脱硫自动控制系统，涉及一种烟气脱硫控制系统。它包括脱硫吸收塔、主控制器、多个浆液给料泵、多个氧化风机和多个浆液循环泵，脱硫吸收塔上安装有原烟气分析仪、净烟气分析仪和浆液分析仪，浆液循环泵一端与脱硫吸收塔上部连接，另一端与脱硫吸收塔下部连接，氧化风机的出风口均与脱硫吸收塔下部连接，多个浆液给料泵的出料口均与脱硫吸收塔上部连接，多个浆液给料泵、多个氧化风机和多个浆液循环泵上均安装有变频装置，所述浆液给料泵、氧化风机、浆液循环泵和变频装置均与PID控制器电连接。本发明实现了对电机转速的连续调节，实现了烟气的超净排放。本发明还涉及采用这种烟气脱硫自动控制系统的脱硫方法。

Description

能实现超净排放的烟气脱硫自动控制系统及其脱硫方法

技术领域

本发明涉及一种烟气脱硫控制系统,具体的说是一种能实现超净排放的烟气脱硫自动控制系统，本发明还涉及这种烟气脱硫自动控制系统的脱硫方法。

背景技术

在大气污染控制领域，人们广泛采用湿法脱硫工艺去除烟气中对环境有害的成分(主要为SO₂)。湿法脱硫工艺是在脱硫吸收塔(湿法喷淋吸收塔)内完成的，脱硫吸收塔内装有用于吸收烟气中有害成分的吸收剂(石灰石浆液)，吸收剂在吸收烟气中有害成分的过程中，吸收剂与烟气中的有害成分发生化学反应，生成亚硫酸钙、硫酸钙等。

目前，国家规定的最新烟气排放标准为不大于50mg/Nm³，而现有的湿法烟气脱硫企业只能实现35～50mg/Nm³的排放，也即现有的湿法烟气脱硫企业只是刚刚达到目前的国家排放标准。但是随着人们的环境保护意识越来越强，国家规定的烟气排放指标也将会不断提高，因此需要开发一种新型的烟气脱硫控制系统，不仅能满足国家目前的排放标准，而且还能大范围的超过国家目前的排放标准；同时，若是这种新型的烟气脱硫控制系统还能同时满足新建和改造项目的要求，那么新型的烟气脱硫控制系统将会很容易得到推广。

现有的烟气脱硫控制系统还存在如下有待改进的地方：1、浆液(吸收剂)和氧化风量的供给范围偏差较大；2、脱硫吸收塔的脱硫效率不稳定，且脱硫吸收塔出口处的SO₂浓度总是在35～50mg/Nm³的范围波动。

经过研究发现，造成上述现象的根本原因是脱硫吸收塔内吸收剂与烟气的反应不充分，同时，人们还发现当脱硫吸收塔的脱硫效率出现波动时，脱硫吸收塔内的浆液(吸收剂)的pH值也会出现波动，脱硫效率波动越大，浆液(吸收剂)的pH值变化也会越大。脱硫吸收塔内的浆液(吸收剂)的pH值是浆液中的硫酸根、亚硫酸根、碳酸根等含量的综合反映，pH值的变化将会影响脱硫效率、石膏品质、石灰石的耗量。

进一步的研究表明，当浆液的pH值为5.3～5.75时，吸收剂中CaCO₃的含量较低，吸收剂与烟气中的有害成分反应最充分，脱硫吸收塔(1)内的化学反应基本到达平衡，此时石膏品质最好，脱硫效率最高。

目前，市面上存在两种脱硫自动控制系统，现在分别对上述两种脱硫控制系统的结构进行说明：

如图2所示，第一种脱硫自动控制系统(传统的脱硫自动控制系统)包括脱硫吸收塔1、主控制器、多个浆液给料泵3、多个氧化风机4和多个浆液循环泵5，所述脱硫吸收塔1上安装有原烟气分析仪6、净烟气分析仪7和浆液分析仪8，所述多个浆液循环泵5均一端与脱硫吸收塔1上部连接，另一端与脱硫吸收塔1下部连接，所述多个氧化风机4的出风口均与脱硫吸收塔1下部连接，所述多个浆液给料泵3的出料口均与脱硫吸收塔1上部连接，所述原烟气分析仪6、净烟气分析仪7、浆液分析仪8、浆液给料泵3、氧化风机4、浆液循环泵5均与主控制器电连接。

在第一种脱硫自动控制系统中，脱硫自动控制系统的主控制器为DCS控制器22，浆液给料泵3、氧化风机4和浆液循环泵5均采用工频启停的模式(开启或关闭其中一个泵体或电机)进行控制，且浆液给料泵3、氧化风机4和浆液循环泵5上均没有安装能够实现0-50Hz变频运行的变频装置9。

在第一种脱硫自动控制系统的控制模式下，浆液(吸收剂)和氧化风量的供给范围偏差较大，不能够实现原材料(水资源、石灰石浆液等)的连续调节，容易产生调节超前或调节滞后；同时，脱硫吸收塔1内吸收剂的pH值的波动范围也较大，脱硫吸收塔1出口处的SO₂浓度在40～50mg/Nm³范围波动；最后，第一种脱硫自动控制系统在启停过程中对电机和电网冲击较大，且浪费了大量电能，不能做到节能运行。

第二种脱硫自动控制系统为发明名称为“一种湿法脱硫工艺中浆液循环循环泵的节能控制系统和方法(公开号为CN103321885A)”所公开的结构，上述第二种脱硫自动控制系统的浆液循环泵5上安装有变频装置9，并采用自动控制装置控制浆液循环泵5的工作状态。

在第二种脱硫自动控制系统中，脱硫自动控制系统的主控制器还是为DCS控制器，浆液给料泵3和氧化风机还是采用工频启停的模式进行控制，且浆液给料泵3和氧化风机4上均没有安装能够实现0-50Hz变频运行的变频装置9。

在第二种脱硫自动控制系统的控制模式下，由于浆液给料泵3和氧化风机不能实现转速的自动调节，故第二种脱硫自动控制系统还是存在吸收剂和烟气反应不充分的问题，浆液(吸收剂)和氧化风量的供给范围偏差还是较大，还是不能够实现原材料(水资源、石灰、石灰石等)的连续调节，还是存在调节超前或调节滞后的问题；同时，由于第二种脱硫吸收塔1的还是不能使脱硫吸收塔1内吸收剂的pH值稳定在5.3～5.75之间，故第二种脱硫自动控制系统的脱硫效率存在波动范围大的问题；最后，由于浆液给料泵3和氧化风机4和均没有安装变频装置9，浆液给料泵3和氧化风机4还是不能根据负荷变化自动调节自身转速，故第二种脱硫自动控制系统还是存在浪费电能，不能做到节能运行的问题。

发明内容

本发明的第一目的是为了克服背景技术的不足之处，而提供一种能实现超净排放的烟气脱硫自动控制系统，它不仅能够适用于改造项目，成本低，而且吸收剂内的pH值能稳定的维持在5.3～5.75，吸收剂与烟气反应充分，脱硫效率能够达到99％，脱硫吸收塔的出口处的SO₂浓度为10～35mg/Nm³。

本发明的另一个目的是为了克服背景技术的不足之处，而提供采用这种烟气脱硫自动控制系统的脱硫方法。

为了实现本发明的第一目的，本发明的技术方案为：能实现超净排放的烟气脱硫自动控制系统，包括脱硫吸收塔、主控制器、多个浆液给料泵、多个氧化风机和多个浆液循环泵，所述脱硫吸收塔上安装有原烟气分析仪、净烟气分析仪和浆液分析仪，所述多个浆液循环泵均一端与脱硫吸收塔上部连接，另一端与脱硫吸收塔下部连接，所述多个氧化风机的出风口均与脱硫吸收塔下部连接，所述多个浆液给料泵的出料口均与脱硫吸收塔上部连接，所述原烟气分析仪、净烟气分析仪、浆液分析仪均与主控制器电连接，其特征在于：所述主控制器为PID控制器，所述多个浆液给料泵、多个氧化风机和多个浆液循环泵上均安装有变频装置，所述浆液给料泵、氧化风机、浆液循环泵和变频装置均与PID控制器电连接；所述变频装置为能实现0-50Hz变频运行的变频器或内馈斩波器。

本发明的第二目的是通过如下技术方案实现的：能实现超净排放的烟气脱硫自动控制系统的脱硫方法，其特征在于：它包括如下工艺步骤：步骤1：在每个浆液给料泵、氧化风机和浆液循环泵上均安装变频装置，并采用PID控制器作为主控制器；步骤2：依次启动浆液给料泵、氧化风机和浆液循环泵，向脱硫吸收塔内通入原烟气；步骤3：原烟气分析仪采集原烟气的数据，并将采集到的数据信息传递给PID控制器；浆液分析仪采集脱硫吸收塔内浆液的数据，并将采集到的数据信息传递给PID控制器；净烟气分析仪采集从脱硫吸收塔内排放的净烟气的数据，并将采集到的数据信息传递给PID控制器；步骤4：浆液给料泵、氧化风机和浆液循环泵分别将各自的运行数据信息传递给PID控制器；步骤5：PID控制器根据从原烟气分析仪、净烟气分析仪、浆液分析仪、浆液给料泵、氧化风机、浆液循环泵上采集的数据信息，以及整个系统实现烟气超净排放所需的氧气进给量、浆液进给量和浆液循环泵的需求，分别计算出每个浆液给料泵、氧化风机和浆液循环泵的最佳转速；步骤6：PID控制器根据浆液给料泵、氧化风机和浆液循环泵的最佳转速，向各个变频装置输出相应的控制信号，变频装置根据接收到的控制信号，控制各自泵体或电机以最佳转速运行。

在上述技术方案中，所述变频装置为能实现0-50Hz变频运行的变频器或内馈斩波器。

本发明采用高精度在线化学分析仪对被控对象进行实时监控，人工干预少、智能化程度高、响应速度快、提前预判处理能力强。

本发明不仅能够同时满足新建和改造适项目，所需成本低，而且吸收剂内的pH值能稳定的维持在5.3～5.75之间，吸收剂与烟气反应充分，脱硫效率能够达到99％，脱硫吸收塔的出口处的SO₂浓度为10～35mg/Nm³。

本发明采用多参数闭环调节，实现对电机转速的连续调节，实现了生产原材料供应的精确控制，降低了生产成本，有效提高了除尘脱硫效率，实现烟气的超净排放。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为第一种脱硫控制系统的结构示意图。

图中1-脱硫吸收塔,21-PID控制器，22-DCS控制器，3-浆液给料泵,4-氧化风机，5-浆液循环泵,6-原烟气分析仪，7-净烟气分析仪，8-浆液分析仪，9-变频装置。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已。同时通过说明使本发明的优点更加清楚和容易理解。

如图1所示，能实现超净排放的烟气脱硫自动控制系统，包括脱硫吸收塔1、主控制器、多个浆液给料泵3、多个氧化风机4和多个浆液循环泵5，所述脱硫吸收塔1上安装有原烟气分析仪6、净烟气分析仪7和浆液分析仪8，所述多个浆液循环泵5均一端与脱硫吸收塔1上部连接，另一端与脱硫吸收塔1下部连接，所述多个氧化风机4的出风口均与脱硫吸收塔1下部连接，所述多个浆液给料泵3的出料口均与脱硫吸收塔1上部连接，所述原烟气分析仪6、净烟气分析仪7、浆液分析仪8均与主控制器电连接，其特征在于：所述主控制器为PID控制器21，所述多个浆液给料泵3、多个氧化风机4和多个浆液循环泵5上均安装有变频装置9，所述浆液给料泵3、氧化风机4、浆液循环泵5和变频装置9均与PID控制器21电连接。

实际工作过程中，本发明包括如下工艺步骤：步骤1：在每个浆液给料泵3、氧化风机4和浆液循环泵5上均安装变频装置9，并采用PID控制器21作为主控制器；步骤2：依次启动浆液给料泵3、氧化风机4和浆液循环泵5，向脱硫吸收塔1内通入原烟气；步骤3：原烟气分析仪6采集原烟气的数据，并将采集到的数据信息传递给PID控制器21；浆液分析仪8采集脱硫吸收塔1内浆液的数据，并将采集到的数据信息传递给PID控制器21；净烟气分析仪7采集从脱硫吸收塔1内排放的净烟气的数据，并将采集到的数据信息传递给PID控制器21；步骤4：浆液给料泵3、氧化风机4和浆液循环泵5分别将各自的运行数据信息传递给PID控制器21；步骤5：PID控制器21根据从原烟气分析仪6、净烟气分析仪7、浆液分析仪8、浆液给料泵3、氧化风机4、浆液循环泵5上采集的数据信息，以及整个系统实现烟气超净排放所需的氧气进给量、浆液进给量和浆液循环泵5的需求，分别计算出每个浆液给料泵3、氧化风机4和浆液循环泵5的最佳转速；步骤6：PID控制器21根据浆液给料泵3、氧化风机4和浆液循环泵5的最佳转速，向各个变频装置9输出相应的控制信号，变频装置9根据接收到的控制信号，控制各自泵体或电机以最佳转速运行。

实际工作时，脱硫吸收塔1、浆液给料泵3、氧化风机4和浆液循环泵5均为现有技术，本发明是在每个浆液给料泵3、氧化风机4和浆液循环泵5上均安装变频装置9，并采用PID控制器21作为主控制器，也即将现有的DCS控制器替22换为PID控制器21。

变频装置9连接于各自对应的电机或泵体，并用于调节控制各自电机或泵体的转速。实际工作时，变频装置可以采用变频器、内馈斩波器，优选为内馈斩波器。

原烟气分析仪6和净烟气分析仪7均包括压力传感器、温度传感器、SO₂分析仪等，原烟气分析仪6对脱硫吸收塔入口处的原烟气的化学成分进行在线监测，净烟气分析仪7对脱硫吸收塔出口处的净烟气的化学成分进行在线监测。

浆液分析仪8包括pH计、密度计等。

PID控制器21用于采集烟气参数、浆液化学参数和设备动作参数；烟气参数可以包括烟气流量、压力、温度、含硫量等，可采集工作参数的设备为湿法脱硫工艺中的各种设备，例如出口风门、氧化风机、变频装置、压力传感器等；浆液化学参数包括浆液pH值、浆液密度值等；设备动作参数为上述设备的常用参数，如电机或泵体的转速等；PID控制器21对上述参数信息进行分析判断，确定氧化风需求量、石灰石浆液需求量和电机运行的频率，并向变频装置输出控制信号。

PID控制器21能够根据原烟气化学成分、浆液化学成分的波动变化实时响应并调整石灰石浆液和氧化风的配比。

如表1所示，申请人为了能够更加清楚的说明本发明与第一种脱硫自动控制系统相比所具有的优点，工作人员将本发明与第一种脱硫自动控制系统进行了对比，其对比结果如下：

表1

由上表可知，本发明通过在每个泵体或电机上安装变频装置9，并将现有的DCS控制器换为PID控制器21后，本发明的脱硫效率得到明显增强，脱硫吸收塔1的出口处的SO₂浓度明显降低(10～35mg/Nm³)，实现了烟气超净排放，不仅满足了国家目前的排放标准，而且还大范围的超过了国家目前的排放标准，同时，由于本发明只需要安装变频装置9和PID控制器21，故本发明能够满足项目改造要求，施工成本低，适合于大范围推广。

其它未说明的部分均属于现有技术。

Claims (3)

1.能实现超净排放的烟气脱硫自动控制系统，包括脱硫吸收塔(1)、主控制器、多个浆液给料泵(3)、多个氧化风机(4)和多个浆液循环泵(5)，所述脱硫吸收塔(1)上安装有原烟气分析仪(6)、净烟气分析仪(7)和浆液分析仪(8)，所述多个浆液循环泵(5)均一端与脱硫吸收塔(1)上部连接，另一端与脱硫吸收塔(1)下部连接，所述多个氧化风机(4)的出风口均与脱硫吸收塔(1)下部连接，所述多个浆液给料泵(3)的出料口均与脱硫吸收塔(1)上部连接，所述原烟气分析仪(6)、净烟气分析仪(7)、浆液分析仪(8)均与主控制器电连接，其特征在于：所述主控制器为PID控制器(21)，所述多个浆液给料泵(3)、多个氧化风机(4)和多个浆液循环泵(5)上均安装有变频装置(9)，所述浆液给料泵(3)、氧化风机(4)、浆液循环泵(5)和变频装置(9)均与PID控制器(21)电连接；所述变频装置(9)为能实现0-50Hz变频运行的变频器或内馈斩波器。

2.根据权利要求1所述能实现超净排放的烟气脱硫自动控制系统的脱硫方法，其特征在于：它包括如下工艺步骤：

步骤1：在每个浆液给料泵(3)、氧化风机(4)和浆液循环泵(5)上均安装变频装置(9)，并采用PID控制器(21)作为主控制器；

步骤2：依次启动浆液给料泵(3)、氧化风机(4)和浆液循环泵(5)，向脱硫吸收塔(1)内通入原烟气；

步骤3：原烟气分析仪(6)采集原烟气的数据，并将采集到的数据信息传递给PID控制器(21)；浆液分析仪(8)采集脱硫吸收塔(1)内浆液的数据，并将采集到的数据信息传递给PID控制器(21)；净烟气分析仪(7)采集从脱硫吸收塔(1)内排放的净烟气的数据，并将采集到的数据信息传递给PID控制器(21)；

步骤4：浆液给料泵(3)、氧化风机(4)和浆液循环泵(5)分别将各自的运行数据信息传递给PID控制器(21)；

步骤5：PID控制器(21)根据从原烟气分析仪(6)、净烟气分析仪(7)、浆液分析仪(8)、浆液给料泵(3)、氧化风机(4)、浆液循环泵(5)上采集的数据信息，以及整个系统实现烟气超净排放所需的氧气进给量、浆液进给量和浆液循环泵(5)的需求，分别计算出每个浆液给料泵(3)、氧化风机(4)和浆液循环泵(5)的最佳转速；

步骤6：PID控制器(21)根据浆液给料泵(3)、氧化风机(4)和浆液循环泵(5)的最佳转速，向各个变频装置(9)输出相应的控制信号，变频装置(9)根据接收到的控制信号，控制各自泵体或电机以最佳转速运行。

3.根据权利要求2所述的能实现超净排放的烟气脱硫自动控制系统的脱硫方法，其特征在于：所述变频装置(9)为能实现0-50Hz变频运行的变频器或内馈斩波器。