BR102017013708B1

BR102017013708B1 - Sistema e método de adição de amônia automáticos para dispositivo de dessulfurização à base de amônia

Info

Publication number: BR102017013708B1
Application number: BR102017013708-2A
Authority: BR
Inventors: Jing Luo; Jinyong Wang; Jun Zhang
Original assignee: Jiangnan Environmental Protection Group Inc.
Priority date: 2017-06-14
Filing date: 2017-06-23
Publication date: 2020-03-10
Also published as: US10159929B1; JP6582286B2; CL2017001700A1; MX2017008528A; CA2971841C; JP2018023968A; US20190232214A1; KR102267459B1; EP3842125A1; KR20180136365A; US20190054414A1; BR102017013708A2; US20180361308A1; CA2971841A1; CN107456857B; CN107456857A; US10099170B1; US10583386B2; US10589212B2; EP3415222A1

Abstract

a presente invenção refere-se a um sistema de adição de amônia automático para um dispositivo de dessulfurização à base de amônia usando controle de estágios múltiplos, cálculo automático de uma quantidade teórica de amônia com base em quantidades de gás providas por um sistema de mo- nitoramento de emissão contínuo (cems) de entrada e um cems de saída do dispositivo de dessulfurização à base de amônia ou quantidades de gás asso- ciadas, uma concentração de so 2 provida pelo cems de entrada e uma con- centração de so 2 predeterminada do cems de saída; cálculo de uma quanti- dade teórica corrigida de amônia usando metade da razão da quantidade real de amônia adicionada para a quantidade real de dióxido de enxofre removido como um coeficiente de correção para a quantidade teórica de amônia; adição de um absorvente de amônia equivalente à quantidade teórica corrigida de amônia ±10% ao dispositivo de dessulfurização à base de amônia através de um meio de medição de amônia e uma válvula de controle de amônia; e então controle automático da taxa de fluxo de amônia real com base na concentra- ção de so 2 real e mudança da tendência provida pelo cems de saída como um feedback, desta maneira obtendo adição de amônia automática. o sistema de adição de amônia automático da presente invenção pode obter adição de amônia automática para assegurar que gás de combustão limpo satisfaça exi- gências de emissão ultrabaixas e é caracterizado por operação de sistema estável e confiável, um grau de automação alto e um processo simples.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SISTEMA E MÉTODO DE ADIÇÃO DE AMÔNIA AUTOMÁTICOS PARA DISPOSITIVO DE DESSULFURIZAÇÃO À BASE DE AMÔNIA". CAMPO DA TÉCNICA

[0001] A presente invenção refere-se ao campo de tecnologias de proteção ambiental e, em particular, a um sistema e método automático de adição de amônias para um dispositivo de dessulfurização à base de amônia.

TÉCNICA ANTERIOR

[0002] No momento, processo de dessulfurização por calcário e processo de dessulfurização à base de amônia são processos principais no mundo todo para remoção de dióxido de enxofre de gases. No processo de dessulfurização com calcário, grandes quantidades de água de refugo e resíduos de gesso são produzidos durante a dessulfurização e custos muito altos de investimento e operação são necessários para tratar essa água de refugo e resíduos de refugo. Também, no processo de dessulfurização com calcário, enquanto 1 ton de dióxido de enxofre é reduzida, cerca de 0,7 ton de dióxido de carbono é produzida sincronamente. Com o processo de dessulfurização à base de amônia, basicamente nenhuma água de refugo ou resíduo de refugo é produzido e o dessulfurizador de amônia adicionada é convertido em um fertilizante de sulfato de amônio útil, desta maneira ele é mais econômico e mais ambientalmente amigável. No entanto, o processo de dessulfurização à base de amônia existente frequentemente tem problemas, tais como escape de amônia, formação de aerossol, etc. [0003] As Patentes Chinesas CN 1283346C e CN 1321723C revelam um processo para remoção de SO2 de gás de combustão queimado com carvão através do uso de amônia como um agente de remoção, onde a concentração de SO2 no gás de limpeza é menos do que 100 mg/Nm3. No entanto, a quantidade de escape de amônia no gás de limpeza pode ser de até 12 mg/Nm3.

[0004] A Patente Chinesa CN 100428979C revela um processo de dessulfurização à base de amônia com cristalização dentro de uma torre e um aparelho para o mesmo, onde a torre de dessulfurização é projetada para ser de uma estrutura de seções múltiplas, incluindo sucessivamente uma seção de oxidação, uma seção de cristalização, uma seção de absorção de resfriamento, uma seção de absorção principal e uma seção de desidratação-separação de névoa de baixo para cima. No processo, a habilidade de evaporação de um gás de combustão é utilizada para cristalização para reduzir o consumo de energia de operação, a concentração de SO2 no gás de limpeza é menos do que 200 mg/Nm3 e o teor de amônia no gás de limpeza pode ser tão baixo quanto 3 mg/Nm3.

[0005] O pedido de patente Chinês No. CN 201710154157.3 revela um método e um dispositivo para remoção à base de amônia de óxidos de enxofre e pó de gás, onde o dispositivo consiste em um sistema de purificação e remoção de gás, um sistema de oxidação, um sistema de pós-processamento de sulfato de amônio, um sistema de fornecimento de amônia e um sistema auxiliar e usa um processo de adição de amônia em pontos múltiplos e controle de estágios múltiplos, desta maneira inibindo significantemente escape de amônia e formação de aerossol e obtendo efeitos de dessulfurização e retirada de pó eficientes.

[0006] O pedido de patente Chinês No. CN 201610322999.0 revela um sistema de adição de amônia de ajuste automático baseado em pH incluindo principalmente uma cabine de controle, um tanque de amônia aquosa, uma primeira bomba de amônia aquosa, uma segunda bomba de amônia aquosa, um transmissor de pressão, um medidor de fluxo eletromagnético, uma válvula de controle elétrica e um transdutor de pH, onde a cabine de controle é respectivamente conectada ao transmissor de pressão, ao medidor de fluxo eletromagnético, à válvula de controle elétrica e ao transdutor de pH; a cabine de controle é conectada à primeira bomba de amônia aquosa e à segunda bomba de amônia aquosa; a extremidade de entrada da primeira bomba de amônia aquosa é conectada ao tanque de amônia aquosa e a extremidade de saída da primeira bomba de amônia aquosa é respectivamente conectada a uma entrada de uma câmara de mistura de amônia e uma entrada de uma bomba de circulação; a primeira bomba de amônia aquosa é respectivamente conectada ao transmissor de pressão, ao medidor de fluxo eletromagnético, à válvula de controle elétrica e ao transdutor de pH; a extremidade de entrada da segunda bomba de amônia aquosa está conectada ao tanque de amônia aquosa e a extremidade de saída da segunda bomba de amônia aquosa é respectivamente conectada à entrada da câmara de mistura de amônia e à entrada da bomba de circulação; a segunda bomba de amônia aquosa é respectivamente conectada ao transmissor de pressão, ao medidor de fluxo eletromagnético, à válvula de controle elétrica e ao transdutor de pH; e a válvula de controle elétrica é respectivamente conectada à entrada da câmara de mistura de amônia e à entrada da bomba de circulação.

[0007] Um sistema automático de adição de amônia com operação de sistema estável e confiável, um grau de automação alto e um processo simples e sendo aplicável a um dispositivo de dessulfurização à base de amônia é ainda necessário para obter adição de amônia em pontos múltiplos automática e controle de estágios múltiplos no dispositivo de dessulfurização à base de amônia e inibir escape de amônia e formação de aerossol.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0008] Um objetivo da presente invenção é prover um sistema automático de adição de amônia com operação de sistema estável e confiável, um grau de automação alto e um processo simples e sendo aplicável a um dispositivo de dessulfurização à base de amônia. O sistema automático de adição de amônia pode ser especialmente usado com um método e um dispositivo para remoção à base de amônia de óxidos de enxofre e pó de gás como revelado no pedido de patente Chinês No. CN 201710154157.3.

[0009] Um objetivo adicional da presente invenção é prover um método automático de adição de amônia aplicável a um dispositivo e método de dessulfurização à base de amônia.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0010] Desenhos são providos para auxiliar na compreensão da presente invenção. No entanto, os desenhos não pretendem limitar a presente invenção de uma maneira inconsistente com as reivindicações. Nos desenhos: [0011] a Fig. 1 é um diagrama esquemático de uma modalidade da presente invenção;

[0012] a Fig. 2 é um esquema de controle de adição de amônia automática de acordo com uma modalidade da presente invenção, na qual os itens I a XI representam: [0013] I. Um DCS adquire a quantidade de gás de entrada, concentração de SO2 de entrada, quantidade de gás de saída e concentração de SO2 de saída, e adquire a quantidade de amônia adicionada e quantidade cumulativa de SO2 removido.

[0014] II. Calcular a quantidade teórica de amônia.

[0015] III. Calcular o coeficiente de correção para quantidade teórica de amônia.

[0016] IV. Controle de adição de amônia através da válvula de controle principal.

[0017] V. Controle do feedback através da válvula de controle auxiliar.

[0018] VI. Dados relevantes de CEMS de entrada.

[0019] VII. Dados relevantes de CEMS de saída.

[0020] VIII. Prever a concentração de SO2 na saída.

[0021] IX. Calcular a quantidade teórica corrigida de amônia. [0022] X. Concentração real de SO2 na saída.

[0023] XI. Quantidade cumulativa real de SO2 removido e quantidade cumulativa de amônia adicionada. DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES PREFERIDAS [0024] Em um aspecto, a presente invenção provê um sistema automático de adição de amônia para um dispositivo de dessulfurização à base de amônia, calculando automaticamente uma quantidade teórica de amônia com base em quantidades de gás providas por um Sistema de Monitoramento de Emissão Contínua (CEMS) de entrada e um CEMS de saída do dispositivo de dessulfurização à base de amônia (ou quantidades de gás associadas), uma concentração de SO2 provida pelo CEMS de entrada, e uma concentração de SO2 predeterminada do CEMS de saída; cálculo de uma quantidade teórica corrigida de amônia usando metade da razão da quantidade real de amônia adicionada para a quantidade real de dióxido de enxofre removido como um coeficiente de correção para a quantidade teórica de amônia; e adição de um absorvente de amônio equivalente à quantidade teórica corrigida de amônia ±10%, preferivelmente ±5%, mais preferivelmente ±3% e ainda mais preferivelmente ±2%, para o dispositivo de dessulfurização à base de amônia através de um meio de medição de amônia e uma válvula de controle de amônia e então controlando automaticamente a taxa de fluxo de amônia real com base na concentração de SO2 real e taxa de mudança provida pelo CEMS de saída como um feedback, desta maneira obtendo adição de amônia automática.

[0025] As quantidades de gás dos CEMSs de entrada e saída (ou quantidades de gás associadas), as concentrações de SO2 dos CEMSs de entrada e saída e os dados da medição de amônia são alimentados a um sistema de controle distribuído para calcular a quantidade real de amônia adicionada e a quantidade real de dióxido de enxofre removido e então calcular a quantidade teórica de amônia, o coeficiente de correção para a quantidade de amônia e a quantidade teórica corrigida de amônia.

[0026] A quantidade teórica de amônia, o coeficiente de correção para a quantidade teórica de amônia e a quantidade teórica corrigida de amônia são calculadas como segue: [0027] quantidade teórica de amônia = (quantidade de gás do CEMS de entrada ou quantidade de gás associada (Nm3/h)* concentração de SO2 de entrada (mg/Nm3) - quantidade de gás do CEMS de saída ou quantidade de gás associada (Nm3/h)* concentração de SO2 predeterminada do CEMS de saída (mg/Nm3)/1000/1000/64*34 kg/h [0028] coeficiente de correção para quantidade teórica de amônia = número molar real de amônia adicionada/número molar real de dióxido de enxofre removido/2 [0029] quantidade teórica corrigida de amônia = quantidade teórica de amônia * coeficiente de correção para quantidade teórica de amônia [0030] No sistema automático de adição de amônia da presente invenção, um gradiente de concentração de SO2 de saída pode ser usado como etapas do cálculo do coeficiente de correção para a quantidade teórica de amônia, isto é, coeficientes de correção adicionais diferentes podem ser ajustados de acordo com faixas diferentes da concentração de SO2, tais como 20-30, 50-80, 120-170 mg/Nm3 e outras.

[0031] No sistema automático de adição de amônia da presente invenção, inclinações de curva temporal do valor de concentração de SO2 de saída podem ser usadas como etapas para julgar a taxa de mudança de concentração de SO2 de saída, isto é, coeficientes de correção adicionais diferentes podem ser ajustados em inclinações diferentes (taxa de mudança de concentração de SO2 de saída, por exemplo, menos do que 0, 0-1, 1-2, etc.) usando uma inclinação de curva temporal do valor de SO2 de saída como a base para consideração.

[0032] Em algumas modalidades, o sistema automático de adição de amônia inclui um sistema de fornecimento de amônia 2, uma válvula de controle de amônia 3, um meio de medição de amônia 4, um CEMS 7 de entrada e um CEMS 8 de saída. Em algumas modalidades específicas, o sistema automático de adição de amônia inclui uma torre de absorção 1, um sistema de fornecimento de amônia 2, uma válvula de controle de amônia 3, um medidor de fluxo de amônia 4, uma bomba de circulação 6, um CEMS 7 de entrada, um CEMS 8 de saída e uma seção de oxidação 9.

[0033] O sistema de fornecimento de amônia provê um absorvente de amônia, que é um ou mais de amônia líquida, uma aquosa e amônia gasosa.

[0034] O sistema automático de adição de amônia da presente invenção pode incluir uma ou mais válvulas de controle de amônia, preferivelmente pelo menos 2 válvulas de controle de amônia com habilidades de controle diferentes, onde uma válvula de controle com uma habilidade de controle grande é usada para controlar a adição de 90-99% de quantidade teórica corrigida de amônia e uma válvula controle com uma habilidade de controle pequena é usada para ajuste e controle de feedback automático.

[0035] Em algumas modalidades, o meio de medição de amônia é um medidor de fluxo, por exemplo, um medidor de fluxo volumétrico ou um medidor de fluxo de massa ou uma bomba de medição.

[0036] Em algumas modalidades, os itens medidos para o CEMS de entrada podem incluir quantidade de gás, concentração de SO2, teor de água, teor de pó, temperatura e pressão.

[0037] Em algumas modalidades, os itens medidos para o CEMS de saída podem incluir quantidade de gás, concentração de SO2, teor de água, teor de pó, temperatura, pressão, teor de óxidos de nitrogênio e teor de amônia livre.

[0038] Em algumas modalidades, quantidades de gás associadas, por exemplo, quantidades de gás calculadas a partir de uma carga de caldeira, um volume de ar de fervura ou outros parâmetros, podem ser usadas para substituir as quantidades de gás de CEMSs de entrada e saída ou quantidades de gás dos CEMSs de entrada e saída podem ser usadas como substituto umas das outras, e os teores de água, temperaturas e pressões dos CEMSs de entrada e saída podem ser usados para cálculo de correção de quantidade de gás.

[0039] Em uma modalidade específica da presente invenção, o dispositivo de dessulfurização à base de amônia compreende uma torre de absorção controlada em seções, torre que é dividida em uma seção de oxidação, uma seção de resfriamento-e-lavagem, uma seção de dessulfurização de lavagem e uma seção de controle de matérias em partícula pequena, onde a seção de resfriamento-e-lavagem, a seção de dessulfurização de lavagem e a seção de controle de matérias de partícula pequena são respectivamente providas com várias camadas de pulverização, a seção de resfriamento-e-lavagem concentra o líquido de lavagem circulado enquanto resfriando o gás de combustão bruto, a seção de dessulfurização de lavagem remove através de absorção dióxido de enxofre no gás de combustão, controla escape de amônia e formação de aerossol e a seção de controle de matéria em partícula pequena remove impurezas das matérias em partícula pequena.

[0040] O dispositivo de dessulfurização à base de amônia usa adição de amônia em pontos múltiplos de maneira que a reação é realizada suficientemente e escape de amônia e formação de aerossol podem ser evitados. O agente de dessulfurização contendo amônia é adicionado aos locais que seguem: camadas superiores e inferiores da seção de oxidação, entrada e saída da bomba de circulação e a seção de resfriamento-e-lavagem.

[0041] No distribuidor de líquido da seção de dessulfurização de lavagem, a razão de líquido-para-gás em cada camada não é menos do que 1 L/m3, a cobertura de pulverização em cada camada não é menos do que 130% e a cobertura de pulverização total na seção de dessulfurização de lavagem não é menos do que 30%.

[0042] Na seção de controle de matérias em partícula pequena, a razão de líquido-para-gás em cada camada não é menos do que 0,8 L/m3 e a cobertura de pulverização não é menos do que 110%.

[0043] A parte superior da seção de absorção e a parte superior da seção de controle de matérias em partícula pequena são respectivamente providas dentro de um separador de névoa em camadas. O separador de névoa é selecionado de uma placa corrugada, um funil, um defletor, um cume, uma tela ou uma combinação dos mesmos. Em algumas modalidades, um dispositivo de dessulfurização à base de amônia usando o sistema automático de adição de amônia da presente invenção funciona como segue: [0044] um gás de fluxo bruto entra a partir da parte médio-superior de uma torre de absorção e é então emitido a partir de uma saída de gás de combustão na parte superior da torre sucessivamente após resfriamento-e-lavagem, lavagem para dessulfurização e remoção de matérias em partícula pequena através de um líquido de lavagem circulado por uma bomba de circulação; e [0045] um sistema de fornecimento de amônia suplementa um absorvente de amônia através de uma válvula de controle de amônia para pontos de adição de amônia predeterminados tal como uma seção de oxidação da torre de absorção, uma bomba de circulação, etc., desta maneira obtendo adição de amônia automática ao sistema de dessulfurização.

[0046] O líquido de lavagem de circulação pode ser concentrado (cristalizado) no processo de resfriamento-e-lavagem, e então processado para um produto de sulfato de amônio através de um sistema de pós-processamento de sulfato de amônio. O sistema de pós-processamento de sulfato de amônio pode incluir 1-3 estágios de separadores sólido-líquido, um secador e máquina de empacotamento conectados sucessivamente.

[0047] O líquido de circulação para absorção é oxidado por um gás contendo oxigênio na seção de oxidação, de maneira que pelo menos uma porção de sulfito contida nele é oxidada em sulfato. Em algumas modalidades, a taxa de oxidação da solução superior da seção de oxidação não é menos do que 90% e o pH da solução superior da seção de oxidação varia de 4,5 a 6,7, enquanto a taxa de oxidação da solução inferior da seção de oxidação não é menos do que 99%, e o pH da solução inferior da seção de oxidação varia de 3 a 6,3.

[0048] Em algumas modalidades, a velocidade de gás da torre vazia da torre de absorção é 2-5 m/s.

[0049] Em algumas modalidades, a temperatura de operação da seção de dessulfurização de lavagem varia de 40 a 60°C.

[0050] Em algumas modalidades, a temperatura de operação da seção de controle de matérias em partícula pequena varia de 35 a 55°C. [0051] Aqui, uma modalidade específica da presente invenção é descrita com referência à Fig. 1 e à Fig. 2, onde o sistema automático de adição de amônia inclui uma torre de absorção 1, um sistema de fornecimento de amônia 2, uma válvula de controle de amônia 3, um meio de medição de amônia 4, uma bomba de circulação 6, um CEMS de entrada 7, um CEMS 8 de saída e uma seção de oxidação 9.

[0052] Um Sistema de Controle Distribuído (DCS) calcula automaticamente uma quantidade teórica de amônia usando um microprocessador com base em quantidades de gás providas pelo CEMS 7 de entrada e o CEMS 8 de saída (ou quantidades de gás associadas), uma concentração de SO2 provida pelo CEMS 7 de entrada e uma concentração de SO2 predeterminada do CEMS 8 de saída; calcula uma quantidade teórica corrigida de amônia usando metade da razão da quantidade real de amônia adicionada para a quantidade real de dióxido de enxofre reduzido como um coeficiente de correção para a quantidade teórica de amônia; adiciona um absorvente de amônia equivalente à quantidade teórica corrigida de amônia ±10%, preferivelmente ±5%, mais preferivelmente ±3% e ainda mais preferivelmente ±2% ao dispositivo de dessulfurização à base de amônia através de um meio de medição de amônia 4 e a válvula de controle de amônia 3; e então controla automaticamente a taxa de fluxo de amônia real com base na concentração de SO2 real e taxa de mudança provida pelo CEMS 8 de saída como um feedback, desta maneira obtendo adição de amônia automática.

[0053] Coeficientes de correção adicionais diferentes podem ser ajustados de acordo com faixas diferentes da concentração de SO2 (tais como 20-30, 50-80, 120-170 mg/Nm3 e outras).

[0054] É possível usar uma inclinação de curva temporal do valor de SO2 de saída como a base para consideração, e coeficientes de correção adicionais diferentes podem ser ajustados em inclinações diferentes (a taxa de mudança de concentração de SO2 de saída, por exemplo, menos do que 0, 0-1, 1-2, etc.).

[0055] O absorvente de amônia fornecido pelo sistema de fornecimento de amônia 2 pode ser amônia aquosa 20%.

[0056] Válvulas de controle duplas podem ser usadas para controlar adição de amônia automática. As entradas de válvulas de controle de amônia 3 são conectadas ao sistema de fornecimento de amônia 2, as saídas das válvulas de controle de amônia 3 são conectadas aos pontos de adição de amônia, tais como a seção de oxidação e a bomba de circulação 6, e a quantidade de amônia adicionada através da válvula de controle de amônia principal é, por exemplo, 98% da quantidade teórica de amônia corrigida.

[0057] Os itens medidos para o CEMS 7 de entrada podem incluir quantidade de gás, concentração de SO2, teor de água, teor de pó, temperatura e pressão.

[0058] Os itens medidos para o CEMS 8 de saída podem incluir quantidade de gás, concentração de SO2, teor de água, teor de pó, temperatura, pressão, teor de óxidos de nitrogênio e teor de amônia livre.

[0059] O sistema de fornecimento de amônia 2 pode incluir um tanque de amônia aquosa, uma bomba de descarregamento de amônia aquosa, uma bomba de fornecimento de amônia aquosa, um dispositivo de pulverização de acidente e um tanque de lavagem de gás respiratório. Uma amônia aquosa tendo uma concentração de 20% em peso pode ser fornecida como um absorvente de amônia e os dispositivos de medição de amônia podem ser um medidor de fluxo de massa.

[0060] O processo de dessulfurização à base de amônia é como segue: [0061] um gás de combustão bruto 5 entra a partir da parte média-inferior da torre de absorção 1 e é então emitido a partir de uma saída de gás de combustão na parte superior da torre sucessivamente após resfriamento-e-lavagem, lavagem para dessulfurização e remoção de matérias em partícula pequena através de um líquido de lavagem circulado pela bomba de circulação 6; e [0062] o sistema de fornecimento de amônia 2 suplementa o absorvente de amônia aquosa através de uma válvula de controle de amônia principal 31 e uma válvula de controle de amônia auxiliar 32 para os pontos de adição de amônia, tal como a seção de oxidação 9 e a bomba de circulação 6.

[0063] O líquido de lavagem de circulação é oxidado, então concentrado para um teor de sólido de 10-20% em peso no processo de resfriamento-e-lavagem e então processado para um produto de sulfato de amônio através de um sistema de pós-processamento de sulfato de amônio.

[0064] No processo de dessulfurização à base de amônia, etapas de controle de adição de amônia específicas são como segue: 1) enviar dados de quantidades de gás do CEMS 7 de entrada e CEMS 8 de saída (ou quantidades de gás associadas), das concentrações de SO2 do CEMS 7 de entrada e do CEMS 8 de saída e de medição de amônia para o sistema de controle distribuído (DCS), onde os dados de teor de água, temperatura e pressão do CEMS de entrada e do CEMS de saída podem ser usados para o cálculo da correção de quantidade de gás; 2) predeterminar a concentração de SO2 de saída pelo DCS; 3) calcular a quantidade teórica de amônia a ser adicionada; 4) calcular o coeficiente de correção para a quantidade teórica de amônia; 5) calcular a quantidade teórica de amônia corrigida; 6) controlar a taxa de fluxo de amônia para ser 98% da quantidade teórica corrigida de amônia através do medidor de fluxo de massa 4 e a válvula de controle de amônia principal 31; 7) adquirir a concentração de SO2 real do CEMS 8 de saída pelo DCS; 8) controlar a válvula de controle de amônia auxiliar 32 com base na concentração de SO2 real e taxa de mudança do CEMS 8 de saída como um feedback para permitir que a concentração de SO2 de saída tenda para uma concentração de SO2 predeterminada; e 9) adquirir a taxa de fluxo de amônia real e integração e adquirir a quantidade real de dióxido de enxofre removido e integração pelo DSC para conduzir a próxima rodada de controle.

[0065] Em um outro aspecto, a presente invenção provê um método automático de adição de amônia para um dispositivo de dessulfurização à base de amônia compreendendo: [0066] calcular automaticamente uma quantidade teórica de amônia a ser adicionada a partir de quantidades de gás providas por um CEMS de entrada e um CEMS de saída do dispositivo de dessulfurização à base de amônia (ou quantidades de gás associadas), uma concentração de SO2 provida pelo CEMS de entrada e uma concentração de SO2 predeterminada do CEMS de saída;

[0067] calcular uma quantidade teórica corrigida de amônia usando metade da razão da quantidade real de amônia adicionada para a quantidade real de dióxido de enxofre removido como um coeficiente de correção para a quantidade teórica de amônia; e [0068] adicionar um absorvente de amônia equivalente à quantidade teórica corrigida de amônia ±10%, preferivelmente ±5%, mais preferivelmente ±3% e ainda mais preferivelmente ±2% para o dispositivo de dessulfurização à base de amônia através de um meio de medição de amônia e uma válvula de controle de amônia, e então controle automático da taxa de fluxo de amônia real com base na concentração de SO2 real e taxa de mudança provida pelo CEMS de saída como um feedback, desta maneira obtendo adição de amônia automática.

[0069] Os detalhes e preferências do presente método automático de adição de amônia são iguais aos descritos acima para o presente sistema de adição de amônio automático.

[0070] A técnica da presente invenção aperfeiçoa o grau de automação do dispositivo de dessulfurização à base de amônia através de adição de amônia automática, não terá a concentração a SO2 e pó total no gás de combustão limpo de saída excedendo o padrão devido a flutuações na quantidade de gás de entrada e concentração de SO2, faz uso integral dos itens medidos nos CEMS de entrada e saída e função estatística e de computação automática do sistema de controle distribuído e reduz investimento.

[0071] Sob as condições que a concentração de SO2 não é mais do que 30000 mg/Nm3 e a concentração de pó total não é mais do que 50 mg/Nm3 no gás de combustão bruto, o dispositivo de dessulfurização à base de amônia pode obter uma concentração de SO2 no gás de combustão limpo de não mais do que 35 mg/Nm3, uma concentração de pó total (incluindo aerossol) no gás de combustão limpo de não mais do que 5 mg/Nm3 e escape de amônia no gás de combustão limpo de não mais do que 3 mg/Nm3, e uma recuperação de amônia de não menos do que 99%.

Modalidades [0072] As modalidades que seguem são providas para ilustrar a presente invenção ao invés de limitar o escopo da presente invenção. Modalidade 1 [0073] Um gás de combustão bruto foi tratado usando um dispositivo de dessulfurização à base de amônia incluindo um sistema automático de adição de amônia da presente invenção como mostrado na Fig. 1, onde 1 é uma torre de absorção, 2 é um sistema de fornecimento de amônia, 3 é uma válvula de controle de amônia, 4 é um medidor de fluxo de massa como um dispositivo de medição de amônia, 5 é o gás de combustão bruto, 6 é uma bomba de circulação, 7 é um CEMS de entrada, 8 é um CEMS de saída e 9 é uma seção de oxidação. A quantidade de gás do gás de combustão bruto é 360000-510000 Nm3/h, a concentração de SO2 é 1000-30000 mg/Nm3 e a concentração de pó total é 15-30 mg/Nm3.

[0074] Um absorvente de amônia fornecido pelo sistema de fornecimento de amônia 2 é amônia líquida.

[0075] Válvulas de controle duplo, isto é, uma válvula de controle de amônia principal 31 e uma válvula de controle de amônia auxiliar 32, são usadas para controlar adição de amônia automática, onde as entradas das válvulas de controle de amônia 3 são conectadas ao sistema de fornecimento de amônia 2, as saídas das válvulas de controle de amônia 3 são conectadas aos pontos de adição de amônia, tal como a seção de oxidação 9 e a bomba de circulação 6 e a quantidade de amônia adicionada através da válvula de controle de amônia principal 31 é 99% da quantidade teórica corrigida de amônia. [0076] A torre de absorção 1 é dividida na seção de oxidação 9, uma seção de resfriamento-e-lavagem, uma seção de dessulfurização de lavagem e uma seção de controle de matérias em partícula, e é controlada por seções, onde a seção de resfriamento-e-lavagem, a seção de dessulfurização de lavagem e a seção de controle de matérias em partícula pequena são respectivamente providas com 2/4/2 camadas de pulverização 21, a seção de resfriamento-e-lavagem concentra o líquido de lavagem circulado enquanto resfriando o gás de combustão bruto 5, a seção de dessulfurização de lavagem remove através de absorção dióxido de enxofre no gás de combustão, inibe escape de amônia e formação de aerossol e a seção de controle de matéria em partícula pequena remove impurezas das matérias em partícula pequena.

[0077] O agente de dessulfurização contendo amônia é adicionado aos locais que seguem: camadas superior e inferior da seção de oxidação 9 e opcionalmente entrada e saída da bomba de circulação 6, onde a quantidade adicionada na camada superior da seção de oxidação 9 é 60-90% do peso total e a quantidade adicionada da camada inferior da seção de oxidação 9 é 10-30% do peso total e a quantidade adicionada na entrada e saída da bomba de circulação 6 é 0-15% do peso total.

[0078] No distribuidor de líquido da seção de dessulfurização de lavagem, a razão de líquido-para-gás em cada camada é 1,2 L/m3, a cobertura de pulverização em cada camada é 200%, e a cobertura de pulverização total na seção de absorção é 650%.

[0079] Na seção de controle de matérias em partícula pequena, a razão de líquido-para-gás em cada camada é 1,1 L/m3, e a cobertura de pulverização é 180%.

[0080] A parte superior da seção de absorção é provida com 2 camadas de separador de névoa 12, incluindo uma camada de cume e 1 camada de defletor; a parte superior da seção de controle de matéria em partícula pequena é provida com 3 camadas de separador de névoa, incluindo 2 camadas de cume e 1 camada de tela. Os itens medidos para o CEMS 7 de entrada incluem quantidade de gás, concentração de SO2, teor de NOx, teor de água, teor de pó, temperatura e pressão. [0081] Os itens medidos para o CEMS 8 de saída incluem quantidade de gás, concentração de SO2, teor de água, teor de pó, temperatura, pressão, teor de óxidos de nitrogênio e teor de amônia livre.

[0082] O sistema de fornecimento de amônia 2 inclui um tanque esférico de amônia líquida, um compressor de descarregamento de amônia, uma bomba de fornecimento de amônia e um dispositivo de pulverização de acidente e o dispositivo de medição de amônia 4 é um medidor de fluxo de massa.

[0083] O fluxo de processo é como segue: [0084] um gás de combustão bruto 5 entra a partir da parte média-inferior da torre de absorção 1 e é então emitido a partir da saída de gás de combustão na parte superior da torre sucessivamente após resfriamento-e-lavagem, lavagem para dessulfurização e remoção de matérias em partícula pequena através de um líquido de lavagem circulado pela bomba de circulação 6; e [0085] o sistema de fornecimento de amônia 2 suplementa o absorvente de amônia líquida através de uma válvula de controle de amônia principal 31 e uma válvula de controle de amônia auxiliar 32 para os pontos de adição de amônia, tal como a seção de oxidação 9 e a bomba de circulação 6.

[0086] O líquido de lavagem de circulação é oxidado, então concentrado para um teor de sólido de 15% em peso no processo de resfriamento-e-lavagem e então processado para um produto de sulfato de amônio através de um sistema de pós-processamento de sulfato de amônio.

[0087] O líquido de circulação para absorção é oxidado por ar comprimido na seção de oxidação 9, de maneira que o sulfito contido nele é oxidado em sulfato. A solução superior da seção de oxidação 9 tem uma taxa de oxidação de 95%, uma densidade de 1,12 g/L e um pH de 5,6, enquanto a solução inferior tem uma taxa de oxidação de 99,2%, uma densidade de 1,13 g/L e um pH de 4,7.

[0088] A velocidade de gás de torre vazia da torre de absorção é 2,85 m/s.

[0089] A temperatura de operação da seção de dessulfurização de lavagem é 51°C.

[0090] A temperatura de operação da seção de controle de matéria em partícula pequena é 49°C.

[0091] Etapas de controle específicas são como segue: 1) adquirir dados relevantes por um DCS: uma quantidade de gás de entrada de 395000 Nm3/h, uma concentração de SO2 de entrada de 2112 mg/Nm3, uma quantidade de gás de saída de 405000 Nm3/h, uma concentração de SO2 de saída de 24 mg/Nm3, uma quantidade cumulativa real de amônia líquida adicionada de 1940 t e uma quantidade cumulativa real de dióxido de enxofre removido de 3653 t; 2) predeterminar a concentração de SO2 de saída de 23,9 mg/Nm3 pelo DCS; 3) calcular uma quantidade teórica de amônia = (395000*2112 - 405000*23,9)/1000/1000/64*34 = 438 kg/h; 4) calcular um coeficiente de correção para a quantidade teórica de amônia = 1940/34/3653*64 = 0,9997; 5) calcular uma quantidade de amônia teórica corrigida = 438*0,9997 = 437,85 kg/h; 6) adicionar a amônia líquida em uma taxa de fluxo de 433,47 kg/h (isto é, 437,85 kg/h*0,99) através do medidor de fluxo de massa 4 e da válvula de controle de amônia principal 31; 7) adquirir a concentração de SO2 real do CEMS 8 de saída, 23,9 mg/Nm3; 8) controlar a válvula de controle de amônia auxiliar 32 com base na concentração de SO2 real e taxa de mudança do CEMS 8 de saída como um feedback para controle da concentração de SO2 de saída para 23,5 mg/Nm3; e 9) adquirir a taxa de fluxo de amônia total real de 438 kg/h e integração e aquisição da quantidade real de dióxido de enxofre removido e integração para conduzir a próxima rodada de controle. [0092] Quando uma taxa de mudança de um produto da quantidade de gás de entrada e a concentração de SO2 de entrada é menos do que ou igual a 2%, o grau de abertura da válvula de controle de amônia principal permanece sem modificação e o valor de SO2 real do CEMS 8 de saída é controlado para 20-25 mg/Nm3 através da válvula de controle de amônia auxiliar 32. Quando a taxa de mudança do produto da quantidade de gás de entrada e a concentração de SO2 de entrada é mais do que 2%, o grau de abertura da válvula de controle de amônia principal 31 é calculado e ajustado de acordo com as etapas acima, e o valor de SO2 real do CEMS 8 de saída é controlado para 20-25 mg/Nm3 através do controle da válvula de controle de amônia auxiliar 32.

[0093] Efeitos técnicos: no gás de combustão limpo, SO2: 23,6 mg/Nm3, pó total (incluindo aerossol): 1,9 mg/Nm3, escape de amônia: 0,55 mg/Nm3; e recuperação de amônia: 99,4%.

[0094] Embora modalidades particulares da invenção tenham sido descritas acima, seria compreendido por aqueles versados na técnica que essas são apenas descrição ilustrativa e o escopo de proteção da presente invenção é limitado pelas reivindicações acompanhantes. reivindicações

Claims

1. Método automático de adição de amônia para um dispositivo de dessulfurização à base de amônia, caracterizado pelo fato de que compreende: calcular automaticamente uma quantidade teórica de amônia a ser adicionada a partir de quantidades de gás em uma entrada e em uma saída do dispositivo de dessulfurização à base de amônia (ou quantidades de gás associadas), uma concentração de SO2 na entrada, e uma concentração de SO2 predeterminada na saída; calcular a quantidade teórica corrigida de amônia usando metade da razão da quantidade real de amônia adicionada para a quantidade real de dióxido de enxofre removido como um coeficiente de correção para a quantidade teórica de amônia; e adicionar um equivalente de absorvente de amônia à quantidade teórica corrigida de amônia ±10% ao dispositivo de dessulfurização à base de amônia através de um meio de medição de amônia e uma válvula de controle de amônia, e então, controlar automaticamente a taxa de fluxo de amônia real com base na concentração de SO2 real e taxa de mudança da mesma na saída como um feedback, desta maneira obtendo adição de amônia automática, em que a quantidade de gás associado é uma quantidade de gás calculado a partir de uma carga ou de uma quantidade de ar de da caldeira, em que uma corrente de gás a ser sujeita ao tratamento de dessulfuração à base de amónia é gerada.

2. Método automático de adição de amônia, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as quantidades de gás na entrada e na saída, e as concentrações de SO2 na entrada e a saída são fornecidos por Sistema de Monitoramento de Emissão Contínua (CEMS).

3. Método automático de adição de amônia, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a quantidade teórica de amônia a ser adicionada, o coeficiente de correção para a quantidade teórica de amônia e a quantidade teórica de amônia corrigida são calculadas como segue: quantidade teórica de amônia = (quantidade de gás da entrada ou quantidade de gás associada (Nm3/h) * concentração de SO2 de entrada (mg/Nm3) - quantidade de gás da saída ou quantidade de gás associada (Nm3/h) * concentração de SO2 predeterminada da saída (mg/Nm3)/1000/1000/64*34 kg/h; coeficiente de correção para quantidade teórica de amônia = razão de número molar real de amônia adicionada para o número molar real de dióxido de enxofre removido/2; quantidade teórica de amônia corrigida = quantidade teórica de amônia * coeficiente de correção para quantidade teórica de amônia.

4. Método automático de adição de amônia, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que diferentes coeficientes de correção adicionais são definidos de acordo com diferentes faixas da concentração de SO2, na saída quando se calcula a quantidade teórica de amônia, e/ou em que diferentes coeficientes de correção adicionais são definidos em diferentes inclinações da curva temporal do valor da concentração de SO2 na saída, quando se calcula a quantidade teórica de amônia.

5. Método automático de adição de amônia, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que tem pelo menos uma das seguintes características: - o absorvente de amônia fornecido pelo sistema de fornecimento de amônia é um ou mais de amônia líquida, amônia aquosa e amônia gasosa; - a válvula de controle de amônia compreende pelo menos uma primeira válvula de controle de amônia e uma segunda válvula de controle de amônia tendo uma primeira habilidade de controle e uma segunda habilidade de controle, respectivamente, com a primeira habilidade de controle sendo maior do que a segunda habilidade de controle, em que a primeira válvula de controle é usada para controlar a adição de 90 a 99% de quantidade de amônia teórica corrigida, e a segunda válvula de controle é usada para ajuste e controle de feedback automáticos; - o meio de medição de amônia é um medidor de fluxo e/ou uma bomba de medição; - os itens medidos para o CEMS de entrada incluem ainda teor de água, temperatura e pressão; e - os itens medidos para o CEMS de saída incluem ainda teor de água, temperatura e pressão.

6. Método automático de adição de amônia, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a quantidade de gás da saída é usada para substituir a quantidade de gás da entrada ou vice-versa, e os dados de teor de água, temperatura e pressão da entrada e da saída são usados para cálculo da correção de quantidade de gás.

7. Sistema automático de adição de amônia usado para implementar o método, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que usa controle de múltiplos estágios, calculando automaticamente uma quantidade teórica de amônia a ser adicionada com base em quantidades de gás na entrada e na saída do dispositivo de dessulfurização à base de amônia ou quantidades de gás associadas, uma concentração de SO2 na entrada, e uma concentração de SO2 predeterminada na saída; calculando uma quantidade teórica corrigida de amônia usando metade da razão da quantidade real de amônia adicionada para a quantidade real de dióxido de enxofre removido como um coeficiente de correção para a quantidade teórica de amônia; adicionando um absorvente de amônia equivalente à quantidade teórica corrigida de amônia ±10% ao dispositivo de dessulfurização à base de amônia através de um meio de medição de amônia e uma válvula de controle de amônia; e então, controlando automaticamente a taxa de fluxo de amônia real com base na concentração de SO2 real e taxa de mudança temporal da mesma na saída como um feedback, desta maneira obtendo adição de amônia automática, em que a quantidade de gás associado é uma quantidade de gás calculada a partir de uma carga ou de uma quantidade de ar de da caldeira, em que uma corrente de gás a ser sujeita ao tratamento de dessulfuração à base de amónia é gerada, e em que o sistema automático de adição de amônia compreende uma torre de absorção (1), um sistema de fornecimento de amônia (2), uma válvula de controle de amônia (3), um meio de medição de amônia (4), uma bomba de circulação (6), e uma seção de oxidação (9).

8. Sistema automático de adição de amônia, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que as quantidades de gás na entrada e na saída, e as concentrações de SO2 na entrada e a saída são fornecidos por um Sistema de Monitoramento de Emissão Contínua (CEMS) (7) (8).

9. Sistema automático de adição de amônia, de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizado pelo fato de que as quantidades de gás na entrada e na saída ou quantidades de gás associadas, as concentrações de SO2 na entrada e na saída, e os dados da medição de amônia são enviados para um Sistema de Controle Distribuído (DCS) para calcular a quantidade real de amônia adicionada e a quantidade real de dióxido de enxofre removido, e então calcular a quantidade teórica de amônia a ser adicionada, o coeficiente de correção para a quantidade de amônia, e a quantidade teórica corrigida de amônia.

10. Sistema automático de adição de amônia, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 9, caracterizado pelo fato de que a quantidade teórica de amônia a ser adicionada, o coeficiente de correção para a quantidade teórica de amônia e a quantidade teórica de amônia são calculados como segue: quantidade teórica de amônia = (quantidade de gás na entrada ou quantidade de gás associada (Nm3/h) * concentração de SO2 de entrada (mg/Nm3) - quantidade de gás da saída ou quantidade de gás associada (Nm3/h) * concentração de SO2 predeterminada da saída (mg/Nm3)/1000/1000/64*34 kg/h; coeficiente de correção para quantidade teórica de amônia = razão de número molar real de amônia adicionada para o número molar real de dióxido de enxofre removido/2; quantidade teórica de amônia corrigida = quantidade teórica de amônia * coeficiente de correção para quantidade teórica de amônia.

11. Sistema automático de adição de amônia, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 10, caracterizado pelo fato de que diferentes coeficientes de correção adicionais são definidos de acordo com diferentes faixas da concentração de SO2 na saída, quando se calcula a quantidade teórica de amônia.

12. Sistema automático de adição de amônia, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 11, caracterizado pelo fato de que diferentes coeficientes de correção adicionais são definidos em diferentes inclinações da curva temporal do valor da concentração de SO2 na saída, quando se calcula a quantidade teórica de amônia.

13. Sistema automático de adição de amônia, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 12, caracterizado pelo fato de que tem pelo menos uma das seguintes características: - o absorvente de amônia fornecido pelo sistema de fornecimento de amônia (2) é um ou mais de amônia líquida, amônia aquosa e amônia gasosa; - o sistema automático de adição de amônia usa uma ou mais válvulas de controle de amônia; - o meio de medição de amônia (4) é um medidor de fluxo e/ou uma bomba de medição; - os itens medidos para o CEMS (7) de entrada incluem teor de água, temperatura e pressão; e - os itens medidos para o CEMS (8) de saída incluem ainda teor de água, temperatura e pressão.

14. Sistema automático de adição de amônia, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que usa pelo menos uma primeira válvula de controle de amônia (31) e uma segunda válvula de controle de amônia (32) tendo uma primeira habilidade de controle e uma segunda habilidade de controle, respectivamente, com a primeira habilidade de controle sendo maior do que a segunda habilidade de controle, em que a primeira válvula de controle (31) é usada para controlar a adição de 90 a 99% de quantidade de amônia teórica corrigida, e a segunda válvula de controle (32) é usada para ajuste e controle de feedback automáticos.

15. Sistema automático de adição de amônia, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a quantidade de gás na saída é usada para substituir a quantidade de gás na entrada ou vice-versa, e os dados de teor de água, temperatura e pressão da entrada e da saída são usados para cálculo da correção de quantidade de gás.