CN104020797B - 一种用于船舶废气脱硫洗涤液pH的自动控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的是一种用于船舶废气脱硫洗涤液pH的自动控制方法。前馈控制器接收船舶动力装置功率、负荷、燃料油含硫量、船舶航行速度信号作为pH值控制前馈信号；调节器中的主调节器接收洗涤液实测pH值，调节器中的副调节器接收氢氧化钠溶液流量值，调节器中的主调节器的输出作为调节器中的副调节器的设定值，调节器中的副调节器的输出信号与前馈信号相叠加后作为氢氧化钠溶液供给阀门开度信号，使洗涤液pH值维持在设定值。本发明防止了单纯依据pH测量可能造成的过调情况，使调节过程加快，提高了控制质量，实现了洗涤液pH值控制的完全自动化。

Description

一种用于船舶废气脱硫洗涤液pH的自动控制方法
技术领域
本发明涉及的是一种船舶柴油机废气后处理方法，具体涉及一种船舶废气脱硫洗涤液pH值自动控制方法。
背景技术
SO2是一种气态大气污染物，为避免环境污染，工业生产过程中(如燃煤电厂)通常采用烟气脱硫系统(FGD)来处理产生的SO2。近年来，控制SO2排放要求已扩大至船舶航运领域。国际海事组织(IMO)要求航行于排放控制区内的船舶使用价格昂贵的低硫燃油或采用废气清洁装置来满足排放法规。船舶废气洗涤脱硫的基本原理：船舶废气16由洗涤塔17下部径向进入，与洗涤喷嘴18喷淋出的洗涤液于填料床层18上逆流接触，SO2被吸收生成亚硫酸钠，亚硫酸钠废液经曝气、浮选等处理环节达标后排放，清洁废气20经出口排入环境大气。为降低氢氧化钠消耗量，节约运行成本，同时又满足要求的洗涤脱硫效率，循环洗涤液pH值控制十分关键。
燃煤电厂烟气脱硫系统中浆液pH值控制系统多采用闭环前馈控制回路。具体实现过程为：根据锅炉负荷间接得到烟气流量和烟气连续监测系统测定的SO2浓度，计算得到产生的烟气SO2质量流量，进而由化学反应计量比得到浆液供给流量的初始值；将传感器测量的实时pH值与系统运行设定值进行比较后得到修正信号，然后通过控制浆液供给阀门实现浆液的实际供给，达到pH值控制目的。该控制方法简单且易于实现，但是存在以下明显不足：烟气流量一般不是通过在线仪表测量，而是通过锅炉负荷间接得到。如果锅炉煤质稳定，烟气量与锅炉负荷成线性关系，但如果锅炉煤质或过量空气系数变化，即使锅炉负荷不变，烟气流量也会发生变化，仅仅依据锅炉负荷并不能较理想的反映烟气量的变化。
传感器测量pH值与系统运行设定值进行比较得到修正信号，控制作用总是在出现偏差以后，干扰已经造成影响，在偏离设定值以后才能进行控制，控制作用总是滞后、不及时，难以胜任控制质量要求较高的船舶废气洗涤脱硫系统循环洗涤液pH值自动控制要求。
发明内容
本发明的目的在于提供了调节过程快，控制质量高，能.实现洗涤液pH值控制的完全自动化的用于船舶废气脱硫洗涤液pH的自动控制方法。
本发明的目的是这样实现的：
前馈控制器接收船舶动力装置功率、负荷、燃料油含硫量、船舶航行速度信号作为pH值控制前馈信号；调节器中的主调节器接收洗涤液实测pH值，调节器中的副调节器接收氢氧化钠溶液流量值，调节器中的主调节器的输出作为调节器中的副调节器的设定值，调节器中的副调节器的输出信号与前馈信号相叠加后作为氢氧化钠溶液供给阀门开度信号，使洗涤液pH值维持在设定值。
本发明还可以包括：
1、氢氧化钠溶液的质量分数为50％，所述氢氧化钠溶液的供给流量的理论初值根据船舶动力装置功率、负荷、燃料油含硫量、船舶航行速度及化学反应计量比得到，氢氧化钠溶液供给流量理论初值为：
其中V1为50％氢氧化钠溶液供给流量，m3/h；η为氢氧化钠利用率，0.98；系数2为化学反应计量比。
2、所述使洗涤液pH值维持在设定值是使船舶废气洗涤液pH值控制范围6.7～7.6。
本发明提供的专门用于船舶废气洗涤脱硫领域的洗涤液pH控制方法，使调节过程加快，提高了控制质量，实现了洗涤液pH值控制的完全自动化。本发明的主要技术要点体现在：根据船舶动力装置功率、负荷、燃料油含硫量、船舶航行速度及化学反应计量比获取氢氧化钠溶液供给流量理论初值；将预先设定的洗涤液pH值与当前传感器测定的pH进行对比得到氢氧化钠溶液流量主修正值，由流量计测得的氢氧化钠溶液当前流量值作为副修正值；根据修正后的结果控制氢氧化钠溶液实际供给流量。测量氢氧化钠溶液流量值比测量pH值更快、更直接，防止了单纯依据pH测量可能造成的过调情况，使调节过程加快，提高了控制质量，实现了洗涤液pH值控制的完全自动化。
其技术优点有：直接根据柴油机燃油消耗量和燃油含硫量获得产生的SO2流量，无需在入口设置废气连续监测系统(CEMS)，节省了烟气分析仪的成本，前馈信号的响应性获得提高；检测实际供应NaOH溶液流量信号并加入到调节器内控制，避免pH值过调情况。提高了吸收剂利用率，吸收剂利用率为98％(电站利用率为96％)，减少了浪费。
附图说明
图1为本发明船舶废气脱硫洗涤液pH值控制示意图；
图2为本发明船舶废气脱硫洗涤液pH值控制方框图；
图3为本发明船舶废气脱硫洗涤液pH值阀门电气连接图；
图4a-图4b为本发明控制方法与电站某控制方法效果比较图，其中图4a为电站某控制方法；图4b为本发明控制方法。
具体实施方式
下面结合附图举例对本发明做更详细的描述。
船舶废气洗涤脱硫是利用NaOH溶液化学吸收船舶废气中的SO2，反应吸收的场所是洗涤塔，在洗涤塔内填料床层依据的主要化学反应是：
图1给出了本发明船舶废气脱硫洗涤液pH值控制示意图，图1中：1-船舶动力装置功率信号，2-船舶动力装置负荷信号，3-燃料含硫量变化信号，4-化学反应计量比，5-船舶航行速度信号，6-前馈控制器，7-运算器，8-调节器，9-pH设定值，10-氢氧化钠溶液流量信号，11-pH测量信号，12-洗涤液循环泵，13-流量控制阀门，14-氢氧化钠溶液供给，15-排出废液，16-船舶废气，17-洗涤塔塔体，18-填料床层，19-洗涤液喷嘴，20-清洁废气。
适用主机功率范围：0～额定功率(kW)，负荷：0～100％。
适用废气中SO2浓度范围：0～2400mg/Nm3(标准状况)。
船舶废气洗涤液pH值控制范围目标值为6.7～7.6。
根据船舶动力装置功率1、负荷2、燃料油含硫量3、船舶航行速度5及化学反应计量比4计算氢氧化钠溶液供给流量理论初值；
根据下列公式计算50％氢氧化钠溶液供给流量理论初值：
式中V1为50％氢氧化钠溶液供给流量，m3/h；η为氢氧化钠利用率0.98；系数2为化学反应计量比；
测量并采集船舶动力装置功率1、负荷2、燃料油含硫量3、船舶航行速度5信号，并输送至pH前馈控制器6。
前馈控制器6接收船舶动力装置功率1、负荷2、燃料油含硫量3、船舶航行速度5信号作为pH值控制前馈信号，并将pH值控制前馈信号输送至运算器7；
测量采集氢氧化钠溶液流量信号流量10和洗涤液pH值信号11，设定洗涤液pH值信号9，范围目标值6.7～7.6，并将氢氧化钠溶液流量信号流量10、洗涤液pH值信号11和洗涤液pH设定值9输入调节器8。
调节器8中主调节器接收洗涤液实测pH值11，副调节器接收氢氧化钠溶液流量值10，主调节器的输出作为副调节器的设定值，副调节器的输出信号输送至运算器7。
运算器7接收前馈控制器7的前馈信号和调节器8输出信号，实时测量的洗涤液pH值与设定的pH范围进行比较，确定50％氢氧化钠溶液供给流量的修正系数：
pH值修正：pH值修正系数Lye_Flow_pH。
6.7<pH<7.6正常Lye_Flow_pH＝1.0
pH>7.6偏高Lye_Flow_pH＝0.9
pH<7.6偏低Lye_Flow_pH＝1.1
氢氧化钠溶液流量修正：氢氧化钠流量修正系数Lya_Flow_NaOH。
理论值Lye_Flow_NaOH＝1.0
大于理论值Lye_Flow_NaOH＝0.9
小于理论值Lye_Flow_NaOH＝1.1
修正之后氢氧化钠溶液调节阀流量V2
V2＝V1*Lye_Flow_pH*Lye_Flow_NaOH
氢氧化钠溶液供给的实际流量值为V2,输出作为氢氧化钠溶液实际供给的阀门开度信号，使洗涤液pH值维持在设定范围。

Claims (3)

1.一种用于船舶废气脱硫洗涤液pH的自动控制方法，其特征是：前馈控制器接收船舶动力装置功率、负荷、燃料油含硫量、船舶航行速度信号作为pH值控制前馈信号；调节器中的主调节器接收洗涤液实测pH值，调节器中的副调节器接收氢氧化钠溶液流量值，调节器中的主调节器的输出作为调节器中的副调节器的设定值，调节器中的副调节器的输出信号与前馈信号相叠加后作为氢氧化钠溶液供给阀门开度信号，使洗涤液pH值维持在设定值。
2.根据权利要求1所述的用于船舶废气脱硫洗涤液pH的自动控制方法，其特征是：氢氧化钠溶液的质量分数为50％，所述氢氧化钠溶液的供给流量的理论初值根据船舶动力装置功率、负荷、燃料油含硫量、船舶航行速度及化学反应计量比得到，氢氧化钠溶液供给流量理论初值为：
其中V1是质量分数为50％的氢氧化钠溶液供给流量，m3/h；η为氢氧化钠利用率，0.98；系数2为化学反应计量比。
3.根据权利要求1或2所述的用于船舶废气脱硫洗涤液pH的自动控制方法，其特征是：所述使洗涤液pH值维持在设定值是使船舶废气洗涤液pH值控制范围6.7～7.6。
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Assignee: Heideway Technology Group (Qingdao) Co., Ltd.

Assignor: Harbin Engineering Univ.

Contract record no.: 2019370010010

Denomination of invention: Automatic control method for pH of ship exhaust gas desulphurization washing liquid

Granted publication date: 20160127

License type: Common License

Record date: 20190605