CN104998532A - 锅炉氨法脱硫烟气排放与氨逃逸平衡控制的装置及方法 - Google Patents

Abstract

锅炉氨法脱硫烟气排放与氨逃逸平衡控制的装置及方法，装置方案是：包括配氨系统、硫铵系统、脱硫及氨控制系统，其特征在于：脱硫及氨控制系统的二氧化硫测定仪与烟囱之间管路上串接一个二级氨浓度测定仪，二级氨浓度测定仪的信息输出端与PLC中央处理器线路连接。调控方法是：包括稀氨水氨浓度调控、脱硫液浓度调控，步骤3混流液流量调控为：当二氧化硫浓度参数大于设定的上限值时，PLC中央处理器指令混流液调节阀提高一个开度级差，循环比较直至达标；当二氧化硫浓度参数小于上限值、二级氨浓度测定仪参数大于氨浓度逃逸上限值时，氨浓度逃逸参数才参于调控，并以不突破二氧化硫浓度上限值为前堤。找出二者参数环保排放最佳动态平衡点。

Description

锅炉氨法脱硫烟气排放与氨逃逸平衡控制的装置及方法

技术领域：

    本发明涉及脱硫烟气在线监测系统（CEMS）控制技术，特别是锅炉氨法脱硫烟气排放与氨逃逸平衡控制的装置及方法。

背景技术：

锅炉氨法烟气脱硫是指以氨基物质作吸收剂，脱除烟气中的SO₂并回收副产物（亚硫酸（氢）铵）的湿式烟气脱硫工艺。称氨法。

氨法烟气脱硫以SO₂和NH₃的反应为基础，其第一步反应：

SO₂＋H₂O＋NH₃ →(NH₄)HSO₃

脱硫的中间产物为亚硫酸（氢）铵吸收液，可用于不同的方法处理获得不同的产品，从而形成不同的脱硫方法。其中较为成熟的为氨-石膏法，氨-亚硫酸铵法和氨-硫酸氨法。采用氨法脱硫方法中，吸收原理和过程是相同的，不同在于对吸收液的处理方法和工艺管线。氨法吸收SO₂的原理如下：

当氨投入量较少时发生第一步反应（1）：

SO₂＋H₂O＋NH₃ →(NH₄)HSO₃----------------------------（1）

当氨投入量较多时发生第二步反应（2）：

SO₂＋H₂O＋2NH₃ →(NH₄)₂SO₃----------------------------（2）

在吸收过程中(NH₄)HSO₃ 对SO₂不具有吸收能力，随着吸收过程的进行，(NH₄)₂SO₃将不断吸收SO₂＋H₂O发生第三步反应（3）：

SO₂＋H₂O＋(NH₄)₂SO₃ →(NH₄)HSO₃--------------------（3）

随着吸收液中的(NH₄)HSO₃浓度的增大，吸收液吸收能力下降，要使得脱硫效率高就需向吸收液中不断补充新鲜的氨，使(NH₄)HSO₃转变为(NH₄)₂SO₃，以保证吸收的能力有效去除SO₂。因此氨法吸收是利用(NH₄)₂SO₃吸收SO₂，补充氨是用于保持吸收液中的(NH₄)₂SO₃的一定浓度。

在脱硫过程中氨作为吸收剂过多或过少都不好，过少脱硫不彻底，过多就会产生氨的逃逸而副反应生成铵盐，造成设备腐蚀，资金浪费，运行成本增加，且形成新的二次污染，无法达国家排放标准。

因此，在锅炉氨法脱硫工艺中既保证脱硫效率、二氧化硫达标排放的同时还要控制注氨的方式和方法。

    现有技术锅炉氨法脱硫烟气二氧化硫排放与氨逃逸平衡控制的装置由1）配氨系统、2）硫铵系统、3）脱硫及氨控制系统组成。

1）配氨系统：浓氨罐1与稀氨罐2连通、稀氨罐2通过加水调节阀3与水源管连通，稀氨罐2稀氨水出口通过截止阀与一级氨浓度测定仪4连通。一级氨浓度测定仪4的信息输出端与PLC中央处理器信息输入端线路连接；PLC中央处理器信息输出端与加水调节阀3信息输入端线路连接。

通过检测稀氨罐2出口管的稀氨水浓度信号作为被控对象进入到自控PLC中央处理器，与预先设定好的给定值（假设5%）进行比较，其偏差值在PLC中央处理器比较运算下输出相应信号去控制加水调节阀3的开启度来控制工业用水的流量使来自浓氨罐1的浓氨水在稀氨罐2中调配成一定浓度（假设5%左右）的稀氨水，并且保持恒定。

2）硫铵系统：加氨泵5的进水口与配氨系统的一级氨浓度测定仪4的出水口连通，加氨泵5出水口依次与氨水流量计6、加氨调节阀7、截止阀、硫铵配液槽8连通；硫铵配液槽8另一进水口与脱硫循环池9连通、脱硫循环池9进水口与脱硫塔13的脱硫液回水口连通接收循环脱硫液；硫铵配液槽8的出水口串接一个脱硫液（亚硫酸铵）密度测定仪10与脱硫及氨控制系统的脱硫泵11连通。脱硫液（亚硫酸铵）密度测定仪10的信息输出端与PLC中央处理器信息输入端线路连接；PLC中央处理器信息输出端与加氨调节阀7信息输入端线路连接。

通过检测脱硫液（亚硫酸铵）密度测定仪10脱硫液（亚硫酸铵）密度信号作为被控对象进入到PLC中央处理器比较，与预先设定好的给定值（假设1.2t/m³）进行比较，其偏差值在模块运算下输出相应信号去控制加氨调节阀7的开启度来控制稀氨水的流量与来自脱硫循环池9的循环脱硫混和液[(NH₄)HSO₃+(NH₄)₂SO₃]在硫铵配液槽8中混合调配成一定浓度（假设1.2t/m³左右）的脱硫液（亚硫酸铵）的混流液，并且保持恒定。

3）脱硫及氨控制系统：脱硫泵11与混流液调节阀12连通，混流液调节阀12与脱硫塔13连通，脱硫塔13烟气出口管安装二氧化硫测定仪14与烟囱16连通。二氧化硫测定仪14的信息输出端与PLC中央处理器信息输入端线路连接；PLC中央处理器信息输出端与混流液调节阀12信息输入端线路连接。

通过检测脱硫烟气出口管的二氧化硫浓度作为被控对象进入到自控PLC中央处理器，去自动调节改变稀氨水流量来实现控制，使锅炉氨法脱硫后烟气二氧化硫浓度排放达到国家排放标准。

控制方法为：1、稀氨水氨浓度调控：PLC中央处理器根据配氨系统的稀氨罐2稀氨水一级氨浓度测定仪4氨浓度参数与预先设定好的给定值进行比较，调节加水调节阀3开度从而调节稀氨罐2稀氨水的氨浓度；2、脱硫液浓度调控：PLC中央处理器根据硫铵系统的脱硫液密度测定仪10的脱硫液密度参数与预先设定好的给定值进行比较，调节加氨调节阀7的开度从而调节进入硫铵配液槽8的脱硫液浓度；3、混流液流量调控：PLC中央处理器根据脱硫及氨控制系统的二氧化硫测定仪14的二氧化硫参数与预先设定好的给定值进行比较，调节混流液调节阀12的开度从而调节进入脱硫塔13的混流液流量。

这种装置的缺陷在于：当加稀氨水流量过少烟气脱硫不彻底，过多就会产生氨的逃逸而副反应生成铵盐，造成设备腐蚀，资金浪费，运行成本增加，且形成新的二次污染，无法达国家排放标准。而本装置只检测脱硫参数，没检测脱硫中参数氨逃逸参数，运行成本增加，且形成新的二次污染。在上述三步化学反应式中，都在脱硫塔12中进行，三步化学相对的反应量分别是变量、并且产生互为叠加影响，加大三变量波动，使烟气同样的脱硫参数中氨逃逸波动参数变化幅度也加大。因此只检测烟气脱硫参数是不完整的。

发明内容：

本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种锅炉氨法脱硫烟气排放与氨逃逸平衡控制的装置及方法，确保脱硫后产物达国家排放标准，即在最小的氨逃逸量情况下，氨的排放达国家排放标准≤10mg/m³，二氧化硫的排放达到国家环保标准≤200mg/m³（此值为假设值，因不同类型的锅炉国家环保排放标准不同）。

本发明装置方案是：包括配氨系统、硫铵系统、脱硫及氨控制系统，其特征在于：脱硫及氨控制系统的二氧化硫测定仪与烟囱之间管路上串接一个二级氨浓度测定仪，二级氨浓度测定仪的信息输出端与PLC中央处理器信息输入端线路连接。

本发明方法方案是：包括步骤1、稀氨水氨浓度调控、步骤2、脱硫液浓度调控，其特征在于：步骤3混流液流量调控为：脱硫及氨控制系统的二氧化硫测定仪与烟囱之间管路上串接一个二级氨浓度测定仪，二级氨浓度测定仪的信息输出端与PLC中央处理器信息输入端线路连接；PLC中央处理器将二氧化硫测定仪的二氧化硫浓度参数与设定的上限值进行比较，当二氧化硫浓度参数大于设定的上限值时，则指令混流液调节阀提高一个设定的开度级差，而后按设定的间歇再次循环比较、提高一个开度级差，直至二氧化硫浓度参数达到设定的上限值；当二氧化硫浓度参数小于设定的上限值时，如果二级氨浓度测定仪参数小于设定的氨浓度逃逸上限值，则混流液调节阀开度不作调节，如果二级氨浓度测定仪参数大于设定的氨浓度逃逸上限值，则指令混流液调节阀开度下调一个设定的开度级差，而后按设定的间歇再次循环比较下调一个开度级差，只要二级氨浓度测定仪参数小于氨浓度逃逸上限值时或二氧化硫浓度参数降到设定的上限值时的其中一项得到满足，则停止混流液调节阀开度下调指令。

本发明的优点在于：二氧化硫浓度排放和氨浓度排放等自动检测和平衡控制，脱硫效果好，使氨法脱硫能经济有效运行。

附图说明

附图为本发明结构示意图。

具体实施方式：

本发明结构：本发明装置方案是：包括配氨系统、硫铵系统、脱硫及氨控制系统，其特征在于：脱硫及氨控制系统的二氧化硫测定仪14与烟囱16之间管路上串接一个二级氨浓度测定仪15，二级氨浓度测定仪15的信息输出端与PLC中央处理器信息输入端线路连接。

本发明方法方案是：包括步骤1、稀氨水氨浓度调控、步骤2、脱硫液浓度调控，其特征在于：步骤3混流液流量调控为：脱硫及氨控制系统的二氧化硫测定仪14与烟囱16之间管路上串接一个二级氨浓度测定仪15，二级氨浓度测定仪15的信息输出端与PLC中央处理器信息输入端线路连接；PLC中央处理器将二氧化硫测定仪14的二氧化硫浓度参数与设定的上限值进行比较，当二氧化硫浓度参数大于设定的上限值时，则指令混流液调节阀12提高一个设定的开度级差，而后按设定的间歇再次循环比较、提高一个开度级差，直至二氧化硫浓度参数达到设定的上限值；当二氧化硫浓度参数小于设定的上限值时，如果二级氨浓度测定仪参数小于设定的氨浓度逃逸上限值，则混流液调节阀12开度不作调节，如果二级氨浓度测定仪参数大于设定的氨浓度逃逸上限值，则指令混流液调节阀12开度下调一个设定的开度级差，而后按设定的间歇再次循环比较下调一个开度级差，只要二级氨浓度测定仪参数小于氨浓度逃逸上限值时或二氧化硫浓度参数降到设定的上限值时的其中一项得到满足，则停止混流液调节阀12开度下调指令。

二氧化硫浓度参数设定的上限值为170 mg/m³，设定的氨浓度逃逸上限值为8 mg/m³ ，在保证二氧化硫浓度参数设定的上限值170 mg/m³的不突破前堤下，缩小氨浓度逃逸量。当二氧化硫浓度参数大于设定的上限值时，则指令混流液调节阀12逐级循环比较、提高开度，不考虑二级氨浓度测定仪参数，提高混流液调节阀12开度会增加混流液流量、降低二氧化硫浓度，但提高氨逃逸量。只有当二氧化硫浓度参数小于设定的上限值具有富余量、而逃逸量超标时，才考虑二级氨浓度测定仪参数参于调控，降低氨逃逸量，但逃逸量调控一达标、即使二氧化硫浓度还有下调的富余量，也不调了；或是下调过程二氧化硫浓度回到上限值但逃逸量还超标，也不调了。混流液调节阀12开度下调会降低混流液流量、提高二氧化硫浓度，但降低氨逃逸量。PLC中央处理器调控是为了找出二者排放的最佳的动态平衡点。

脱硫及氨控制系统的二氧化硫测定仪与烟囱之间管路上串接一个二级氨浓度测定仪，二级氨浓度测定仪的参数参于PLC中央处理器比较，达到自动调节二氧化硫浓度与氨浓度逃逸的平衡控制，实现锅炉氨法脱硫后烟气二氧化硫浓度排放与氨浓度排放等均达国家排放标准，使氨法脱硫能经济有效运行，不造成氨逃逸二次污染。

Claims (2)

1.锅炉氨法脱硫烟气排放与氨逃逸平衡控制的装置，包括配氨系统、硫铵系统、脱硫及氨控制系统，其特征在于：脱硫及氨控制系统的二氧化硫测定仪（14）与烟囱（16）之间管路上串接一个二级氨浓度测定仪（15），二级氨浓度测定仪（15）的信息输出端与PLC中央处理器信息输入端线路连接。

2.锅炉氨法脱硫烟气排放与氨逃逸平衡控制的方法，包括步骤（1）、稀氨水氨浓度调控、步骤（2）、脱硫液浓度调控，其特征在于：步骤（3）混流液流量调控为：脱硫及氨控制系统的二氧化硫测定仪（14）与烟囱（16）之间管路上串接一个二级氨浓度测定仪（15），二级氨浓度测定仪（15）的信息输出端与PLC中央处理器信息输入端线路连接；PLC中央处理器将二氧化硫测定仪（14）的二氧化硫浓度参数与设定的上限值进行比较，当二氧化硫浓度参数大于设定的上限值时，则指令混流液调节阀（12）提高一个设定的开度级差，而后按设定的间歇再次循环比较、提高一个开度级差，直至二氧化硫浓度参数达到设定的上限值；当二氧化硫浓度参数小于设定的上限值时，如果二级氨浓度测定仪参数小于设定的氨浓度逃逸上限值，则混流液调节阀（12）开度不作调节，如果二级氨浓度测定仪参数大于设定的氨浓度逃逸上限值，则指令混流液调节阀（12）开度下调一个设定的开度级差，而后按设定的间歇再次循环比较下调一个开度级差，只要二级氨浓度测定仪参数小于氨浓度逃逸上限值时或二氧化硫浓度参数降到设定的上限值时的其中一项得到满足，则停止混流液调节阀（12）开度下调指令。