CN104147918B - 用于烟气处理公用设备的控制方法和控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于烟气处理公用设备的控制方法和控制系统。所述控制系统包括石灰浆制备控制装置和飞灰输送控制装置。其中，所述石灰浆制备控制装置包括制备熟化控制模块和石灰浆循环控制模块。其中所述制备熟化控制模块用于基于进入石灰浆熟化罐的石灰的量控制定量给料螺旋的运行速度。上述用于烟气处理公用设备的控制方法和控制系统稳定可靠，能够保证整个生产正常有序进行，并且石灰浆的制备可以实现精确配比。

Description

用于烟气处理公用设备的控制方法和控制系统

技术领域

本发明涉及垃圾等废物的焚烧发电厂的烟气处理，特别涉及一种用于烟气处理公用设备的控制方法和控制系统。

背景技术

在资源紧缺的今天，如何在保证各方面技术指标的基础上有效控制物料消耗，是各企业发展面临的现实问题。我国垃圾焚烧尾气处理技术通常采用SNCR+旋转喷雾半干法+干法+活性炭喷射+布袋除尘的工艺。其中烟气脱酸所需原料是石灰浆。就是把石灰浆液雾化在反应塔内与烟气中的酸性物质反应，达到脱酸的目的。石灰浆的浓度配比、石灰浆的输送以及飞灰的收集系统的运行稳定，直接关系到生产的稳定性和物料的消耗。因此，对包括石灰浆制备系统和飞灰输送系统的烟气处理公用设备的控制至关重要。

发明内容

一方面，本发明提供了一种用于烟气处理公用设备的控制方法。所述控制方法包括石灰浆制备控制和飞灰输送控制。其中，所述石灰浆制备控制包括制备熟化控制和石灰浆循环控制，其中所述制备熟化控制包括基于进入石灰浆熟化罐的石灰的量控制定量给料螺旋的运行速度。

在本发明一个优选实施例中，所述基于进入石灰浆熟化罐的石灰的量控制定量给料螺旋的运行速度进一步包括：当进入所述石灰浆熟化罐的石灰的量达到石灰量给定值的预定百分比时，降低所述定量给料螺旋的运行速度。

在本发明一个优选实施例中，所述预定百分比为95％，并且降低所述定量给料螺旋的运行速度进一步包括：将所述定量给料螺旋的所述运行速度降低到速度给定值的30％。

在本发明一个优选实施例中，所述制备熟化控制还包括控制将所述石灰浆熟化罐中的石灰浆放入存储罐中，以保证有连续的石灰浆输出至反应塔。

在本发明一个优选实施例中，所述控制方法还包括连锁保护控制。

在本发明一个优选实施例中，所述控制方法还包括报警控制。

另一方面，本发明还提供了一种用于烟气处理公用设备的控制系统。所述控制系统包括石灰浆制备控制装置和飞灰输送控制装置。其中，所述石灰浆制备控制装置包括制备熟化控制模块和石灰浆循环控制模块，其中所述制备熟化控制模块用于基于进入石灰浆熟化罐的石灰的量控制定量给料螺旋的运行速度。

在本发明一个优选实施例中，所述制备熟化控制模块进一步用于：当进入所述石灰浆熟化罐的石灰的量达到石灰量给定值的预定百分比时，降低所述定量给料螺旋的运行速度。

在本发明一个优选实施例中，所述制备熟化控制模块进一步用于：控制将所述石灰浆熟化罐中的石灰浆放入存储罐中，以保证有连续的石灰浆输出至反应塔。

在本发明一个优选实施例中，所述控制系统还包括连锁保护控制装置和/或报警控制装置。

上述用于烟气处理公用设备的控制方法和控制系统稳定可靠，能够保证整个生产正常有序进行，并且石灰浆的制备可以实现精确配比。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。

附图中：

图1为根据本发明的实施例的用于烟气处理公用设备的控制系统的结构框图；以及

图2为可以实施根据本发明的实施例的用于烟气处理公用设备的控制方法的控制系统的程序控制逻辑图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底了解本发明，将在下列的描述中提出详细的方法步骤和/或结构。显然，本发明的施行并不限定于本领域的技术人员所熟悉的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。

本发明提供了一种用于烟气处理公用设备的控制方法和控制系统。图1示出了根据本发明的实施例的用于烟气处理公用设备的控制系统100的结构框图。如图1所示，控制系统100包括石灰浆制备控制装置101和飞灰输送控制装置102。其中，石灰浆制备控制装置101用于包括制备熟化控制模块1011和石灰浆循环控制模块1012。其中制备熟化控制模块1011用于基于进入石灰浆熟化罐的石灰的量控制定量给料螺旋的运行速度。

石灰浆，即熟石灰浆，作为反应吸收剂用来喷入烟气中，去除烟气中的酸性气体。石灰浆的制备可以用熟石灰做原料。整个制备系统可以包括以下设备：一个石灰仓(带两个出口的料斗)，两个石灰定量给料螺旋和星型给料器，两个石灰浆熟化罐，一个石灰浆存储罐，两台石灰浆循环泵和二条循环管路。熟石灰可以用卡车运到现场，并储存在石灰仓中。

熟石灰可以通过星型给料器和石灰定量给料螺旋从石灰仓进入石灰浆熟化罐。定量给料螺旋位于石灰仓灰斗底部。当一个熟化周期开始时，在定量给料螺旋出口的隔离阀打开，则定量给料螺旋开始向熟化罐中供给石灰。当熟化周期结束时,定量给料螺旋电动机停止,隔离阀关闭，来避免熟化罐中蒸汽进入定量给料螺旋中。根据本发明实施例所提供的用于烟气处理公用设备的控制系统100，制备熟化控制模块1011基于进入石灰浆熟化罐的石灰的量控制定量给料螺旋的运行速度。制备熟化控制模块1011可以控制定量给料螺旋使其以两个不同的速度运行：首先，给料螺旋高速运行供给大部分的所需石灰量，然后低速运行精确供给剩下的所需的石灰量。

根据本发明的一个优选实施例，制备熟化控制模块1011可以进一步用于：当进入石灰浆熟化罐的石灰的量达到石灰量给定值的预定百分比时，降低定量给料螺旋的运行速度。当定量给料螺旋开始向石灰浆熟化罐供给石灰时，可以以速度给定值的100％(也就是速度给定值本身)的速度进行；当进入石灰浆熟化罐的石灰的量达到石灰量给定值的预定百分比时，以小于速度给定值的速度进行。例如，当进入石灰浆熟化罐的石灰的量达到石灰量给定值的95％时，制备熟化控制模块1011控制将定量给料螺旋的速度降低到速度给定值的30％。这样，可以实现石灰浆制备的精确配比。

根据本发明的一个优选实施例，制备熟化控制模块1011可以进一步用于：控制将石灰浆熟化罐中的石灰浆放入存储罐中，以保证有连续的石灰浆输出至反应塔。石灰浆制备是批次循环的，而石灰和自来水的加入是间断的。制备熟化控制模块1011控制将石灰浆熟化罐中的石灰浆放入存储罐中，存储罐可以起到缓冲作用，从而保证能有连续的石灰浆输出。

根据本发明的一个优选实施例，控制系统100还可以包括连锁保护控制装置103。连锁保护控制装置103可以控制在下级设备停止时，上级设备也停止，从而起到连锁保护的作用。

根据本发明的一个优选实施例，控制系统100还可以包括报警控制装置104。例如，在石灰浆的制备过程中，需要检测熟化罐内部的温度。熟化罐上配有温度传感器，当温度到达所设定的上限阈值时，报警控制装置104可以控制发出警报，并控制石灰定量给料螺旋停止运行。此外，熟化罐上配有称重传感器和称重变送器，用于连续显示熟化罐中的重量。当达到设定的高位值时，报警控制装置104可以控制发出警报，并控制石灰定量给料螺旋停止运行，水阀关闭。当到达设定的低位值时，报警控制装置104可以控制发出警报，并控制用来保证石灰和水充分混合的搅拌器停止运行。

为了避免石灰结块堵塞,熟化罐上还安装有抽风机来排掉石灰制备过程中所产生的水蒸汽。清扫空气经由定量给料螺旋的出口进入,赶走水蒸汽。水蒸汽被风机抽出，通过安装有自来水喷雾嘴的小洗尘器。自来水会将石灰粉尘吸附下来,然后使其混于自来水中流入熟化罐中。

整个石灰浆制备过程中所需的水量来自于一端点。有隔离阀和过滤器安装在水的入口处，整个水分两部分：至存储罐的水和至熟化罐的水。至存储罐中的水仅仅用于清洗，且正常情况下，位于存储罐顶部的手动阀是常闭的。至熟化罐的水量通过由流量计检测，测量的数据与熟化罐的总重一起，来计算石灰浆的浓度。在流量计的下游，在进入熟化罐前，有一支管至洗尘器，用来洗涤石灰制备过程中可能产生水蒸汽。此洗涤水量由一手动阀来调节。当石灰定量给料螺旋激活后，控制此水路的开关电磁阀同时也被激活。供给熟化罐的水主要从熟化罐底部附近进入，该点位于排放口的排放阀的前面，这样防止可能出现的卸料管堵塞现象，水量是通过一手动针阀设置的。设置有一旁通阀门可以在必要时手动向罐中补水。最后还有一支管，方便冲洗熟化罐，此管路在熟化罐顶部的隔离阀正常情形下是关闭的。

制备熟化控制模块1011可以控制石灰浆的制备过程，其可以控制进行如下操作：计算石灰浆参数，和下批的重量，将熟化罐的称重装置归零；打开制备罐进水电磁阀，等待所需重量到达设定值，延时若干时间(例如10秒)；关闭进水电磁，延时若干时间(例如10秒)；启动熟化罐中的搅拌器；打开定量给料螺旋出口的开关阀，启动石灰定量给料螺旋，将石灰定量给料螺旋速度设为速度给定值的100％；启动熟化罐上蒸汽排气风机；当所需石灰已经加入到95％后，将石灰定量给料螺旋速度调低到速度给定值的30％；当所需要的石灰已经到后，停止石灰定量给料螺旋，关闭石灰定量给料螺旋出口的开关阀；打开进水的电磁阀，直到到达该批次的100％的重量；关闭进水的电磁阀。至此，石灰浆的制备完成。

石灰浆的浓度一般可以为10％-13％，其需要的熟石灰(Ca(OH)₂)的量可以通过以下计算：Ca(OH)₂req＝2500*LC％[kg]，其中，2500是制浆总量(示例性的)，LC％为设定浓度，Ca(OH)₂req为熟石灰计算量，单位是千克(kg)；熟石灰实际重量以Ca(OH)_2Act表示，Ca(OH)_2Act等于石灰浆罐的总重减去所加的水量。则总共所需的水量Wreq等于：Wreq＝Ca(OH)2Act*(1/LC％-1)。实际的水量可以通过水流量计算，设定水密度为1000kg/m³。

石灰浆循环控制模块1012用于控制石灰浆从存储罐中至反应塔的循环流动过程，其可以控制进行如下操作：打开存储罐出浆阀；启动石灰浆循环泵，延时若干时间(例如10秒)；启动石灰浆循环回路的压力控制。石灰浆泵的作用是输送石灰浆至反应塔中。运行的泵在吸料口与出料口用带快速接头的软管与存储罐、石灰浆循环线路相连接。切换泵的时候，即将软管连接到另一个泵。

石灰浆被石灰浆泵从存储罐中抽出，在一封闭回路中循环，再流回存储罐中。在反应塔顶部，循环管路有二个T行支路(每条线一个)连接至旋转喷雾器。管中的流量大约为正常消耗量的5倍，从而保证反应塔下游能有充分的速度。循环管路的压力由一个位于两支路下游的、靠近于存储罐的压力控制阀来控制。就地压力指示器(由一个密封隔膜来保护)安装在循环管路中，泵的下游靠近地面处。泵和水管路之间有连接，可以用来冲洗泵的密封装置。

由于石灰浆从存储罐中不断输出，当存储罐中的石灰浆达到料位的下限阈值时，制备熟化控制模块1011可以控制进行如下操作：打开石灰浆熟化罐至存储罐的卸料开关阀；当熟化罐空后(例如，0.5分钟内无重量下降)，关闭熟化罐至存储罐的卸料开关阀；停止熟化罐中的搅拌器电机，停止熟化罐上的蒸汽排气风机，关闭至洗涤器的自来水的电磁阀。通过该过程，制备熟化控制模块1011可以控制将熟化罐中的石灰浆输出至存储罐中，以完成石灰放浆过程。石灰放浆完成之后，空罐重量如果超过给定阈值，报警控制装置104可以控制发出警报，以提醒工作人员手动操作清除罐体内的沉淀杂质。

含在烟气中的飞灰，在通过烟气净化系统时，会因反应塔中的重力和离心力的作用以及布袋除尘器中滤袋的撞击和收集作用，而从烟气中分离开来。然后被反应塔和除尘器各小室的灰斗收集起来。除尘器小室下有刮板机，收集的飞灰卸入集合刮板机中。在收集了反应塔和除尘器的飞灰之后，通过分配阀选定集合刮板机或备用集合刮板机，将飞灰输送至对应的斗提机中，然后输送入飞灰仓中。为了防止低温结露和堵塞，整个输送系统需要保温和电伴热。

根据本发明实施例所提供的用于烟气处理公用设备的控制系统100，飞灰输送控制装置102可以控制飞灰输送系统进行如下操作：当所有电机处于自动状态且无故障、所有电拌热处于自动状态且无故障、并且灰渣仓中无高料位警报时，启动飞灰储仓上的飞灰仓顶部除尘风机；当斗提机、刮板机电拌热温度达到预设温度(例如140℃)时，启动斗提机振打电机，延时若干时间(例如30秒)；启动主斗提机，延时若干时间(例如30秒)；启动集合刮板机。

公用飞灰输送系统通过分配阀、集合刮板机或备用集合刮板机、对应斗提机，然后输送入飞灰仓中。所有刮板机和斗提机都有一速度开关保护，可以用来检测可能的轴、刮板链或者皮带的断裂引起的输送机停止运行。为了防止堵塞及过载，所有的输送设备(输送机和卸灰阀)都遵循以下基本原则：输送设备不运行，同时会自动同其上游设备相互锁。飞灰仓仓顶上有一人孔和一带有喷吹清洁装置的仓顶除尘风机，除尘是以时间或压差为基础的。过压/负压是通过呼吸阀控制的。仓的卸灰是通过底部的旋转阀进行的。飞灰仓的底部另安装有一使用压缩空气的流化系统，此系统在飞灰卸料时工作，可以让飞灰更好的流动。飞灰仓的底部出口有一插板阀，在检修时可以隔离旋转阀。卸灰阀能够隔离飞灰仓和大气间的接触，并保证在卸料时能定量下料。在卸灰阀下面，有一螺旋输送机和一干灰散装机，防止飞灰在装卸和运输的时候扬尘。

另一方面，本发明还提供了一种用于烟气处理公用设备的控制方法。该控制方法包括石灰浆制备控制和飞灰输送控制。其中，石灰浆制备控制包括制备熟化控制和石灰浆循环控制，其中制备熟化控制包括基于进入石灰浆熟化罐的石灰的量控制定量给料螺旋的运行速度。

根据本发明的一个优选实施例，基于进入石灰浆熟化罐的石灰的量控制定量给料螺旋的运行速度可以进一步包括：当进入石灰浆熟化罐的石灰的量达到石灰量给定值的预定百分比时，降低定量给料螺旋的运行速度。

根据本发明的一个优选实施例，该预定百分比为95％，并且降低定量给料螺旋的运行速度可以进一步包括：将定量给料螺旋的运行速度降低到速度给定值的30％。

根据本发明的一个优选实施例，制备熟化控制还可以包括控制将石灰浆熟化罐中的石灰浆放入存储罐中，以保证有连续的石灰浆输出至反应塔。

根据本发明的一个优选实施例，控制方法还可以包括连锁保护控制。

根据本发明的一个优选实施例，控制方法还可以包括报警控制。

上述用于烟气处理公用设备的控制方法和控制系统可以解决石灰浆制备中精确配比的问题。并且，该系统充分考虑公用系统设备工艺要求，可以采用工业上成熟、通用的过程控制器，并采用结构化方式开发控制系统软件。该控制系统性能可靠、通俗易懂，大大缩短开发和现场调试时间，工作稳定可靠，优于类似控制系统。

图2示出了可以实施根据本发明的实施例的烟气处理公用设备的控制方法的控制系统的程序控制逻辑图。如图2所示的控制系统可以根据对于烟气处理公用系统设备及控制对象的分析，开发通用的功能单元，包括：开关功能块、电机功能块、阀门功能块、模拟量功能块、控制器功能块、顺控功能块。其中，开关功能块针对硬件和软件报警信号处理，电机功能块针对电机、风机、泵类等设备的控制，阀门功能块针对开关类阀门(包括电磁气动阀、电磁阀等)等设备的控制，模拟量功能块针对主要模拟量数据处理，控制器功能块针对闭环控制要求的设备，顺控功能块针对电机、风机、泵类等设备的控制。这些通用功能块相对于硬件是独立的，可以独立进行调试和安装，对于不同项目可进行直接进行引用。顺控功能块可以调用通用顺控功能块，将启动的要求保存在相应的程序数据结构中，电机和阀门控制子程序通过引用这些数据控制对应的设备，从而实现整个设备可靠有序的联动。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (10)

1.一种用于烟气处理公用设备的控制方法，包括石灰浆制备控制和飞灰输送控制，其中，

所述石灰浆制备控制包括制备熟化控制和石灰浆循环控制，其中所述制备熟化控制包括基于进入石灰浆熟化罐的石灰的量控制定量给料螺旋的运行速度，

其中，所述石灰浆制备控制和所述飞灰输送控制由通用功能单元实现，所述通用功能单元包括开关功能块、电机功能块、阀门功能块、模拟量功能块、控制器功能块以及顺控功能块。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述基于进入石灰浆熟化罐的石灰的量控制定量给料螺旋的运行速度进一步包括：当进入所述石灰浆熟化罐的石灰的量达到石灰量给定值的预定百分比时，降低所述定量给料螺旋的运行速度。

3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述预定百分比为95％，并且降低所述定量给料螺旋的运行速度进一步包括：将所述定量给料螺旋的所述运行速度降低到速度给定值的30％。

4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述制备熟化控制还包括控制将所述石灰浆熟化罐中的石灰浆放入存储罐中，以保证有连续的石灰浆输出至反应塔。

5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括连锁保护控制。

6.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括报警控制。

7.一种用于烟气处理公用设备的控制系统，包括石灰浆制备控制装置和飞灰输送控制装置，其中，

所述石灰浆制备控制装置包括制备熟化控制模块和石灰浆循环控制模块，其中所述制备熟化控制模块用于基于进入石灰浆熟化罐的石灰的量控制定量给料螺旋的运行速度，

其中，所述石灰浆制备控制装置和所述飞灰输送控制装置由通用功能单元实现，所述通用功能单元包括开关功能块、电机功能块、阀门功能块、模拟量功能块、控制器功能块以及顺控功能块。

8.根据权利要求7所述的控制系统，其特征在于，所述制备熟化控制模块进一步用于：当进入所述石灰浆熟化罐的石灰的量达到石灰量给定值的预定百分比时，降低所述定量给料螺旋的运行速度。

9.根据权利要求7所述的控制系统，其特征在于，所述制备熟化控制模块进一步用于：控制将所述石灰浆熟化罐中的石灰浆放入存储罐中，以保证有连续的石灰浆输出至反应塔。

10.根据权利要求7所述的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括连锁保护控制装置和/或报警控制装置。