CN105749729A

CN105749729A - 一种基于ph值的自动调节的加氨系统

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Publication number: CN105749729A
Application number: CN201610322999.0A
Authority: CN
Inventors: 张波
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-05-15
Filing date: 2016-05-15
Publication date: 2016-07-13

Abstract

本发明公开了一种基于pH值的自动调节的加氨系统，属于脱硫技术领域，主要包括控制柜，氨水槽，第一氨水泵，第二氨水泵，压力变送器，电磁流量计，电动调节阀和pH变送器；控制柜分别与压力变送器、电磁流量计、电动调节阀、pH变送器、第一氨水泵和第二氨水泵相连接；第一氨水泵的进口端与氨水槽相连接，第一氨水泵的出口端分别与加氨室入口和循环泵入口相连接；第二氨水泵进口端与氨水槽相连接，第二氨水泵的出口端分别与加氨室入口和循环泵入口相连接。本发明有效地降低氨水的消耗，节约资源，提高加氨效率，减少操作人员的不当操作，降低运行人员的劳动强度。

Description

一种基于PH值的自动调节的加氨系统

技术领域

本发明涉及一种自动加氨控制系统，特别涉及一种基于pH值的自动调节的加氨系统，属于脱硫技术领域。

背景技术

炉外氨法脱硫工艺系统由烟气系统、脱硫吸收浓缩氧化系统、脱硫剂储存和输送系统、氧化空气系统、工艺水系统、消防水系统、硫铵脱水系统、硫铵包装贮存系统、仪表空气系统等设备等组成。其中，脱硫吸收、氧化、浓缩系统主要在脱硫塔内反应完成，脱硫塔分三部分：吸收段、浓缩段、氧化段，主要工艺流程如下：锅炉来的原烟气首先进入浓缩段对烟气进行降温，料液浓缩结晶。然后烟气向上进入吸收段，循环泵的“加氨”料液打入脱硫塔内的吸收段，形成雾状喷淋，雾状料液与原烟气进行反应，吸收烟气中的SO₂，生成亚硫酸铵，主要反应为：

SO₂+H₂O+2NH₃＝(NH₄)₂SO₃

亚硫酸铵料液在氧化段循环过程中，被不断冲入压缩空气进行氧化，生成硫酸铵，主要反应为：

2(NH₄)₂SO₃+O₂＝2(NH₄)₂SO₄

在烟气温度的蒸发作用下，浓缩段的料液浓度不断增加，比重不断增加，当增值1.25g/l时，开始有硫酸铵结晶体产生，结晶固体含量达到15％时，由结晶泵将带有固含量的料液打入后续处理系统，进入离心机进行固液分离，然后利用热风进行烘干，最后进入旋风分离器、包装机，最终产品为含水量小于1％的硫酸铵，含氮量20％以上。

在氧化、吸收循环系统中，循环料液是通过在氧化段内的加氨小室进行加氨的，通过泵前管道进入循环泵，打入吸收段进行雾状喷淋，吸收烟气中的SO₂。

该技术方案的缺点是：1、该工艺系统不能及时有效的控制净烟气SO₂，尤其是当原烟气SO₂波动时，加氨剂量来不及调整，容易造成出口净烟气SO₂超标。另外，该系统无法实现加氨自动化调节控制出口SO₂。

导致原因：上述脱硫工艺流程中，液氨加入点在脱硫塔内的加氨小室，液氨进入加氨小室后首先与氧化段内的料液进行反应、稀释，然后再通过泵前管道、过滤器进入循环泵，打入脱硫塔吸收段进行雾状喷淋，在整个过程中，进口原烟气的SO₂是不确定的，加氨剂量靠加氨电动调节门的开度来调节，由于液氨首先加入加氨小室，从反应速度和时间上存在一定的迟缓，加氨调节门的开度调节滞后于原烟气SO₂的变化，所以容易造成出口净烟气SO₂超标，更无法实现加氨自动化调节控制出口SO₂。

缺点2：该工艺系统易出现加氨过量现象，造成氨逃逸量过大，物料比低，烟囱出口拖尾严重，造成二次污染。

导致原因：当进入脱硫塔的原烟气SO₂升高时，通过手动调节控制的出口净烟气SO₂会随之上升，加氨调节门必须加大开度，加大加氨剂量，当原烟气SO₂降低时，由于该加氨调节方式存在滞后现象，导致加氨过量，多余的液氨会随净烟气排入大气，液氨与大气中的水蒸气形成气溶胶，导致烟囱拖尾，对大气造成二次污染。

2016年4月20日公开的，专利号为201410505962.2，名称为“炉外氨法脱硫加氨系统”的中国发明专利公开了一种炉外氨法脱硫加氨系统，其特征在于：将加氨点设在脱硫塔至循环泵入口之间的管道上，改进后使加氨量跟随原烟气中二氧化硫含量自动调节。

如，2013年10月30日公告的，专利申请号为CN201320296648.9，名称为“一种氨法烟气脱硫自动调节加氨装置”的中国实用新型专利公开了一种氨法烟气脱硫自动调节加氨装置，其包括脱硫塔、塔内喷氨管、氨泵、储氨罐和加氨控制装置。加氨控制装置包括自动检测仪、中央控制器、加氨调节器、加氨阀门。第一实施方案，中央控制器、自动检测仪、加氨调节器分别为DDZ-III电动单元组合仪表之电动变送器、电动调节器和电动执行器。第二实施方案，中央控制器、自动检测仪、加氨调节器分别为微型计算机、DDZ-III电动变送器和DDZ-III电动执行器，并且，电动变送器与微型计算机之间还电连接有模/数转换电路17，微型计算机与电动执行器之间还电连接有数/模转换电路18。该实用新型所产生的有益效果：改手动控制加氨为自动调节、闭环伺服控制加氨，实时检测二氧化硫排放浓度，实时反馈控制加氨量，脱硫效果好。

如，2014年8月27日公告的，专利申请号为CN201420034757.8，名称为“一种自动加氨装置”的中国实用新型专利公开了一种自动加氨装置，包括药箱、计量泵、PLC控制柜、管道混合器和pH仪，所述药箱的出口端通过管道与计量泵的入口端相连接，计量泵的出口端通过管道与管道混合器的入口端相连接，管道混合器设置在纯水输送管上，管道混合器的出口端设置pH仪，所述PLC控制柜的一个输出端与计量泵电连接，PLC控制柜的另一个输出端与pH仪电连接。本实用新型使加氨装置实现了自动化，保证了供水的pH值，增加了用水设备的使用寿命，并且减轻了工人的劳动强度，提高了工作效率，有利于节能减排。

但是，其仍有如下缺点：误差较大，传感不够灵敏，误差率较大，检修期长，使用寿命不够长等不足。

因此，提供一种反应灵敏，误差率小，检修期短，使用寿命长等特点的自动调节的加氨系统就成为该技术领域急需解决的技术难题。

发明内容

本发明目的在于，针对上述问题，提供一种基于pH值的自动调节的加氨系统，通过自动化改造，优化加氨工艺，有效地降低氨水的消耗，节约资源，提高加氨效率，减少操作人员的不当操作，降低运行人员的劳动强度。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案是：

一种基于pH值的自动调节的加氨系统，其特征在于：主要包括控制柜、氨水槽、第一氨水泵、第二氨水泵、压力变送器、电磁流量计、电动调节阀和pH变送器；所述控制柜分别与所述压力变送器、电磁流量计、电动调节阀、pH变送器相连接；所述控制柜与所述第一氨水泵和第二氨水泵相连接；所述第一氨水泵的进口端与所述氨水槽相连接，所述第一氨水泵的出口端分别与加氨室入口和循环泵入口相连接；所述第一氨水泵分别与所述压力变送器、电磁流量计、电动调节阀、pH变送器相连接；所述第二氨水泵进口端与所述氨水槽相连接，所述第二氨水泵的出口端分别与加氨室入口和循环泵入口相连接；所述第二氨水泵分别与所述压力变送器、电磁流量计、电动调节阀、pH变送器相连接；所述电动调节阀分别与加氨室入口和循环泵入口相连接。

优选地，所述两个氨水泵互为备用，氨水泵出口汇在一个母管。

优选地，所述控制柜主要包括智能化CPU模块，顺序控制系统(SCS)，电气设备监控系统(ECS)和模块通讯模件。

优选地，所述智能化CPU模块包括6ES7315-2AG10-0AB0。

优选地，所述顺序控制系统(SCS)包括PLC自控程序。

优选地，所述电气设备监控系统(ECS)包括电流表、PLC状态运行显示屏。

优选地，所述模块通讯模件包括6GK7343-1EX20-0XE0。

有益效果：

本发明的自动加氨控制系统由于控制与数据采集现场化，能够节省大量控制电缆，布线简单；提高了系统的抗干扰能力及可靠性，降低了投资、安装和维护费用，自动化加氨DCS系统采用分布式布置，任何设备的损坏都不影响整个系统的运行。

自动化加氨控制系统实现了整个加氨过程及运行工况的监测与控制，能够根据现场监测数据完成对加氨过程的自动控制，提高了加氨自动化系统的设计水平，体现了整个自动化加氨系统的科技含量。

自动化加氨控制系统能够保证工艺系统的安全、正常运行，提高加氨工艺的自动化水平，维持主要参数正常运行；通过自动化改造，优化加氨工艺，有效地降低了氨水的消耗，节约资源，提高加氨效率，减少操作人员的不当操作，降低运行人员的劳动强度。

本发明的自动加氨装置，在经过大量的计算运行试验的基础上，改进了计算方法，将计算中几个重要的参数进行了微积分处理。可以满足多种工况运行的要求、系统负荷的变化。具有反应灵敏，误差率小，检修期短，使用寿命长等优点。

下面通过附图和具体实施方式对本发明做进一步说明，但并不意味着对本发明保护范围的限制。

附图说明

图1为本发明基于PH值的自动调节的加氨系统的结构示意图。

主要附图标记说明：

1控制柜2氨水槽

3第一氨水泵4第二氨水泵

5压力变送器6电磁流量计

7电动调节阀8pH变送器

具体实施方式

如图1所示，是本发明基于pH值的自动调节的加氨系统的结构示意图，其中，1为控制柜，2为氨水槽，3为第一氨水泵，4为第二氨水泵，5为压力变送器，6为电磁流量计，7为电动调节阀，8为pH变送器；其中，控制柜1包括智能化CPU模块，压力变送器5和电磁流量计6属于数据采集系统(DAS)，第一氨水泵3和第二氨水泵4属于模拟量控制系统(MCS)，电动调节阀7属于顺序控制系统(SCS)。控制柜1包括电气设备监控系统(ECS)即显示屏，控制柜1内集成的通讯模块属于模块通讯模件；

所述控制柜1通过硬接线与所述压力变送器5相连接；所述控制柜1通过硬接线与所述电磁流量计6相连接；所述控制柜1通过硬接线与电动调节阀7相连接；所述控制柜1通过硬接线与所述pH变送器8相连接；所述控制柜1通过硬接线与所述第一氨水泵3和第二氨水泵4相连接；所述第一氨水泵3的进口端与所述氨水槽2相连接，所述第一氨水泵3的出口端分别与加氨室入口和循环泵入口相连接；所述第一氨水泵3分别与所述压力变送器5、电磁流量计6、电动调节阀7、pH变送器8相连接；所述第二氨水泵4进口端与所述氨水槽2相连接，所述第二氨水泵4的出口端分别与加氨室入口和循环泵入口相连接；所述第二氨水泵4分别与所述压力变送器5、电磁流量计6、电动调节阀7、pH变送器8相连接；所述电动调节阀7分别与加氨室入口和循环泵入口相连接。

所述第一氨水泵和第二氨水泵互为备用，两个氨水泵的出口汇在一个母管。

所述控制柜主要包括智能化CPU模块，顺序控制系统(SCS)，电气设备监控系统(ECS)和模块通讯模件。

所述智能化CPU模块包括6ES7315-2AG10-0AB0。

所述顺序控制系统(SCS)包括PLC自控程序。

所述电气设备监控系统(ECS)包括电流表和PLC状态运行显示屏。

所述模块通讯模件包括6GK7343-1EX20-0XE0。

本发明基于pH值的自动调节的加氨系统的构成：1.过程控制级(自动加氨控制系统)；2.监控和管理级(工控级，内装组态软件)；3.现场传感器仪器仪表。

1、自动加氨控制系统的过程控制级：

过程控制级采用各种测量仪表仪器采集现场压力、温度、浓度、pH值、流量等现场生产数据，通过PLC和执行机构(电动调节阀、变频器)控制生产过程。系统正常运行时，采用闭环控制，系统根据设定值和实际值的差值对被控量进行自动控制，使之稳定在合理的范围，进行安全、高效生产。当需要人为干预时，则采用开环控制，控制室内的操作人员通过调整被控值来保证系统正常运行，实现安全生产。当控制系统出现异常时，则由现场操作人员直接对各阀门、变频器等执行机构进行手动控制以确保整个系统安全、稳定、有效地运行。

2、自动加氨控制系统的监控和管理级：

监控和管理级采用工业控制计算机。监控和管理人员通过监控和数据采集系统软件对整个系统进行监控和管理。操作员站的工作人员可对加氨控制系统进行启/停控制、对系统的正常运行进行监视和调整、对异常与事故工况进行处理，而不能修改数据。工程师站不但具有普通操作员站的功能，还能对整个系统进行组态、编程与调试。

监控和管理级的监管范围包括：A:现场控制设备的启/停操作及运行状态；

B:自动加氨控制系统的pH值；C:具有自动报警功能，对超出范围的监控数据能进行自动报警，在显示器上显示，报警范围包括有：pH值过高或过低；电动调节阀过力矩。

3、现场传感器仪器仪表：

采用变频电机的氨水泵，电动调节阀，压力变送器，PH值变送器，电磁流量计，电流表。

本发明基于pH值的自动调节的加氨系统的控制功能：

本发明基于pH值的自动调节的加氨系统实现对整个加氨工艺系统的数据采集、控制、调节、报警、联锁、保护、报表等功能，并通过组态画面将工艺流程中各种参数、运行设备状态显示在人机系统上。

本发明基于pH值的自动调节的加氨系统可实现自动检测和调整pH值、自动计算并控制氨水投加量，记录系统主要设备运行和维护情况，能随机调阅上述运行参数及趋势曲线，相关数据保存6个月以上。

整个基于pH值的自动调节的加氨系统的主要的控制点包括电动调节阀、氨水泵等电机的就地、远程控制；各类运行、驱动、故障信号、开关限位等数字量数据采集。还包括管道的压力，氨水的流量，进出脱硫塔循环液的pH值，氨水泵的电机电流等模拟量数据采集。

1、数据采集系统(DAS)

数据采集系统(DAS)能在连续采集和处理所有与基于pH值加氨的工艺有关的的重要测点信号及设备状态信号，以便及时向操作人员提供有关的实时信息。基本功能如下：

·过程变量监控；

·报警显示及处理；

·流程图形显示；

·系统运行参数的给定；

·打印报表；

·报警记录；

2、模拟量控制系统(MCS)

(1)循环池浆液pH值自稳定PID控制；

(2)氨水管道压力自稳定控制。

3、顺序控制(SCS)功能组：常规设备的启停及联锁控制

·氨水系统控制，包括氨水泵、电动调节阀。

4、电气设备监控系统(ECS)：氨水泵电机的电流信号进入DCS。

本发明基于pH值的自动调节的加氨系统的可靠性：

1、冗余设置

·数据高速公路冗余；

·电源模件冗余；

·关键的模拟量参数冗余设置。

2、DCS系统裕量

·最繁忙时，控制器CPU的负荷不大于60％，操作员站负荷率不大于40％；

·内部存储器占用容量不大于50％，外部存储器占有容量不大于40％；

·I/O模件槽裕量不少于15％；

·电源负荷裕量不少于30％；

·通讯总线的负荷率不大于30％。

上述实施例的说明，不是对本发明结构、工艺的限定，任何对本发明作简单变换后的结构，或具有相同功能的工艺，均属于本发明专利的保护范围。

Claims

1.一种基于pH值的自动调节的加氨系统，其特征在于：主要包括控制柜、氨水槽、第一氨水泵、第二氨水泵、压力变送器、电磁流量计、电动调节阀和pH变送器；所述控制柜分别与所述压力变送器、电磁流量计、电动调节阀、pH变送器相连接；所述控制柜与所述第一氨水泵和第二氨水泵相连接；所述第一氨水泵的进口端与所述氨水槽相连接，所述第一氨水泵的出口端分别与加氨室入口和循环泵入口相连接；所述第一氨水泵分别与所述压力变送器、电磁流量计、电动调节阀、pH变送器相连接；所述第二氨水泵进口端与所述氨水槽相连接，所述第二氨水泵的出口端分别与加氨室入口和循环泵入口相连接；所述第二氨水泵分别与所述压力变送器、电磁流量计、电动调节阀、pH变送器相连接；所述电动调节阀分别与加氨室入口和循环泵入口相连接。

2.根据权利要求1所述的基于pH值的自动调节的加氨系统，其特征在于：所述第一氨水泵和第二氨水泵互为备用，其出口汇在一个母管。

3.根据权利要求2所述的基于pH值的自动调节的加氨系统，其特征在于：所述控制柜主要包括智能化CPU模块，顺序控制系统，电气设备监控系统和模块通讯模件。

4.根据权利要求3所述的基于pH值的自动调节的加氨系统，其特征在于：所述智能化CPU模块包括6ES7315-2AG10-0AB0。

5.根据权利要求4所述的基于pH值的自动调节的加氨系统，其特征在于：所述顺序控制系统包括PLC自控程序。

6.根据权利要求5所述的基于pH值的自动调节的加氨系统，其特征在于：所述电气设备监控系统包括电流表和PLC状态运行显示屏。

7.根据权利要求6所述的基于pH值的自动调节的加氨系统，其特征在于：所述模块通讯模件包括6GK7343-1EX20-0XE0。