CN107224862A - 一种利用模糊加碱法进行低浓度so2烟气脱硫的装置及方法 - Google Patents

一种利用模糊加碱法进行低浓度so2烟气脱硫的装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用模糊加碱法进行低浓度SO2烟气脱硫的装置及方法，该装置包括脱硫塔、主加碱阀、模糊加碱阀、回流阀、排液阀、加水阀、主循环系统pH检测仪、副循环系统pH检测仪、液位检测仪、烟气出口SO2浓度分析仪、DCS切换系统、信号隔离器、智能模糊控制器。重点是利用智能模糊控制器通过逻辑控制进行加碱脱硫，且加碱控制可根据不同工况条件通过DCS切换系统，实现不同的加碱方式，加碱控制更为精准，脱硫效果显著的同时节省了尾气治理耗碱，工艺流程简单，运行可靠，正常生产时能有效保障尾气排放全时段达标。同时降低了维护人员的劳动强度，方便了操作人员控制，消除了操作人员因疏忽而导致的控制不及时造成的尾气排放超标。

Description

一种利用模糊加碱法进行低浓度SO2烟气脱硫的装置及方法
技术领域
本发明属于冶炼、化工、及环保技术领域，涉及一种利用模糊加碱法进行低浓度SO2烟气脱硫的装置及方法。
背景技术
低浓度SO2烟气脱硫工艺有活性焦法、新型催化法、离子液循环法、钠碱法、柠檬酸盐吸收法、氨法、超重力法、双氧水法等脱硫工艺，其中以钠碱法脱硫尤为普遍，其具有吸收速度快、容量大等优点，但是吸收剂消耗量大、运行费用高是制约钠碱法脱硫技术最突出的问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有钠碱法脱硫方法中存在的问题，提供一种脱硫率高、耗碱低、操作方便的利用模糊加碱法进行低浓度SO2烟气脱硫的装置。
本发明的另一个目的是为了提供一种利用模糊加碱法进行低浓度SO2烟气脱硫的方法。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种利用模糊加碱法进行低浓度SO2烟气脱硫的装置，包括脱硫塔、设于脱硫塔内的填料和喷淋装置，脱硫塔的加碱管道上安装有主加碱阀和模糊加碱阀；脱硫塔通过主、副两套循环系统对吸收液进行循环，其中，主循环系统通过一开一备两并联主循环泵将脱硫塔塔底循环槽与喷淋装置连通进行吸收液循环，主循环泵的输出端上安装有主循环系统pH检测仪；主循环系统pH检测仪与信号隔离器电连，信号隔离器分别与控制主加碱阀的DCS切换系统、及控制模糊加碱阀的智能模糊控制器电连；副循环系统通过一副循环泵将脱硫塔塔底循环槽与脱硫塔填料底的塔体连通进行吸收液循环，副循环系统内设有用于循环的回流阀和用于置换的排液阀，并安装有副循环系统pH检测仪，副循环系统pH检测仪分别与排液阀和回流阀电连连锁；脱硫塔的新水输送管上设有加水阀，加水阀与脱硫塔内的液位检测仪电连连锁。
进一步的，脱硫塔顶端设有烟气排出口，该出口上安装有SO2浓度分析仪，SO2浓度分析仪与主加碱阀连锁由DCS切换系统控制。
进一步的，相并联的主加碱阀与模糊加碱阀设在高位槽至脱硫塔的加碱管道上。
进一步的，所述主加碱阀采用大口径自动阀，模糊加碱阀采用小口径自动阀。
进一步的，所述脱硫塔为填料塔。
一种利用模糊加碱法进行低浓度SO2烟气脱硫的方法，该方法包括以下步骤：
步骤A、主循环管道上的pH信号经信号隔离器后两路输出，一路信号通过DCS切换系统采用PID控制的方式控制主加碱阀；另一路信号通过智能模糊控制器直接控制模糊加碱阀，主循环系统pH检测仪分别与主加碱阀和模糊加碱阀连锁；
步骤B、当烟气条件发生波动，需要加入大量碱液时，DCS切换系统通过主循环系统pH检测仪检测的pH值控制大口径的主加碱阀加碱；在正常生产时，模糊控制器根据主循环系统pH检测仪检测的pH值控制小口径的模糊加碱阀加碱；
步骤C、控制主加碱阀或模糊加碱阀使碱液加入脱硫塔内与塔内吸收液混合，然后经喷淋装置喷淋与低浓度SO2烟气不断反应，吸收液的pH值逐渐降低；
步骤D、副循环系统排液阀和回流阀与检测脱硫塔底部吸收液pH值的副循环系统pH检测仪连锁，且设定连锁的临界值；经副循环系统pH检测仪检测，当脱硫塔底部吸收液的pH值低于临界值时，排液阀打开，回流阀关闭，脱硫塔内已显酸性的吸收液被排出，此时，加水阀根据与之连锁的液位检测仪反馈的脱硫塔液位进行加水，补充液位；当脱硫塔底部吸收液的pH值高于临界值时，排液阀关闭，回流阀打开，吸收液通过副循环系统回流进行循环。
排液阀与主加碱阀和模糊加碱阀逻辑关联，当排液阀打开排吸收液时，主加碱阀和模糊加碱阀均不得动作，当排液阀完全关闭并保持15s后，主加碱阀和模糊加碱阀根据主循环系统pH检测仪反馈的吸收液的pH值进行动作。
为了保证烟气吸收充分的同时，精确控制加碱量，上述主加碱阀同时与主循环系统pH检测仪和烟气出口SO2浓度分析仪连锁，两个连锁程序由中央控制室在DCS切换系统上切换操作。
无论采用哪种联锁控制方式，连锁设定的临界值均可由操作人员在DCS系统上自行输入、设定。
当主加碱阀与烟气出口SO2浓度分析仪连锁，脱硫塔出口烟气SO2浓度高于设定值时，碱液经过主加碱阀向脱硫塔进行加碱，碱液进入脱硫塔与塔内吸收液混合均匀后，经主循环泵输送至脱硫塔内喷淋装置喷淋，在填料表层与低浓度SO2烟气逆向接触脱硫。
当主加碱阀与主循环系统pH检测仪连锁，主循环管路吸收液pH值小于设定临界值时，碱液经过主加碱阀向脱硫塔进行加碱，碱液进入脱硫塔与塔内吸收液混合均匀后，经主循环泵输送至脱硫塔内喷淋装置喷淋，在填料表层与低浓度SO2烟气逆向接触脱硫。
本发明相对现有技术具有以下有益效果：本发明的利用模糊加碱法进行低浓度SO2烟气脱硫，本发明利用智能模糊控制器通过逻辑控制进行加碱脱硫，且加碱控制可根据不同工况条件通过DCS切换系统，实现不同的加碱方式，加碱量控制更为精准，脱硫效果显著的同时节省了尾气治理时的耗碱量，工艺流程简单，运行可靠，正常生产时能有效保障尾气排放全时段达标。同时降低了维护人员的劳动强度，方便了操作人员控制，消除了操作人员因疏忽而导致的控制不及时造成的尾气排放超标。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中：1-脱硫塔；2-填料；3-喷淋装置；4-主循环泵；5-副循环泵；6-主加碱阀；7-模糊加碱阀；8-回流阀；9-排液阀；10-加水阀；11-主循环系统pH检测仪；12-副循环系统pH检测仪；13-液位检测仪；14-烟气出口SO2浓度分析仪；15-DCS切换系统；16-信号隔离器；17-智能模糊控制器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种利用模糊加碱法进行低浓度SO2烟气脱硫的装置，包括带有主、副循环系统的脱硫塔1，脱硫塔1为填料塔，脱硫塔中部为填料2、脱硫塔1内上部为喷淋装置3，脱硫塔1填料下接有加碱管道，加碱管道上安装有相并联主加碱阀6和模糊加碱阀7；脱硫塔1的塔底循环槽分别与两主循环泵4（一开一备并联）的输入端相通，两主循环泵4的输出端管道与脱硫塔1的喷淋装置3连接，该输出端管道上安装有主循环系统pH检测仪11，主循环系统pH检测仪11与信号隔离器16电连，信号隔离器16分别与DCS切换系统15和智能模糊控制器17电连，DCS切换系统15控制加碱阀6，DCS切换系统15还与烟气出口的SO2浓度分析仪14电连，智能模糊控制器17控制模糊加碱阀7与其电连；副循环系统中的副循环泵5输入端与塔底部循环槽相通，副循环泵5输出端上安装有副循环系统pH检测仪12，脱硫塔1填料底的塔体连有副循环管，该管上安装回流阀8后与副循环泵5输出端相通，且该管的末端安装有排液阀9，副循环系统pH检测仪12分别与排液阀9和回流阀8电连连锁，脱硫塔1底部连接新水输送管，新水输送管上安装有加水阀10，加水阀10与脱硫塔1内的液位检测仪13电连连锁。
一种利用模糊加碱法进行低浓度SO2烟气脱硫的方法，该方法包括以下步骤：
主循环系统pH检测仪11分别与主加碱阀6和模糊加碱阀7连锁；
主加碱阀6还与烟气出口SO2浓度分析仪14连锁，连锁程序均由中央控制室在DCS系统上切换操作；
当采用烟气出口SO2浓度控制加碱时，可通过主加碱阀6加碱；
当采用主循环系统吸收液pH值控制加碱时，既可以通过主加碱阀6加碱，又可以通过模糊加碱阀7加碱；
当主加碱阀6与烟气出口SO2浓度分析仪14连锁，脱硫塔出口烟气SO2浓度高于设定值时，高位槽中的碱液经过主加碱阀向脱硫塔进行加碱，碱液进入脱硫塔与塔内吸收液混合均匀后，经主循环泵输送至脱硫塔内喷淋装置，吸收液通过喷淋，在填料表层与低浓度SO2烟气逆向接触，从而达到脱硫的作用；
当主加碱阀6与主循环系统pH检测仪11连锁，主循环管路吸收液pH值小于设定临界值时，高位槽中的碱液经过主加碱阀或模糊加碱阀向脱硫塔进行加碱，碱液进入脱硫塔与塔内吸收液混合均匀后，经主循环泵输送至脱硫塔内喷淋装置，吸收液通过喷淋，在填料表层与低浓度SO2烟气逆向接触，从而达到脱硫的作用；
无论采用哪种联锁控制方式，连锁设定的临界值均可由操作人员在DCS系统上自行输入、设定；
上述主循环管道上的pH信号经信号隔离器后两路输出，一路信号通过DCS采用PID控制的方式控制主加碱阀6；另一路信号通过智能模糊控制器直接控制模糊加碱阀7；
当烟气条件发生波动，需要加入大量碱液时，DCS通过pH值控制大口径的主加碱阀6加碱；在正常生产时，模糊控制器通过pH值控制小口径的模糊加碱阀7加碱；碱液加入脱硫塔内，与塔内吸收液混合，在与低浓度SO2烟气不断反应的同时，吸收液的pH值也在不断发生变化，逐渐降低；
副循环系统排液阀9和回流阀8与检测脱硫塔底部吸收液pH值的副循环系统pH检测仪12连锁，操作人员根据日常操作经验自行设定连锁的临界值；当脱硫塔底部吸收液的pH值低于临界值时，排液阀9打开，回流阀8关闭，脱硫塔内已显酸性的吸收液被排出，此时，加水阀根据与之连锁的液位检测仪反馈的脱硫塔液位进行加水，补充液位；当脱硫塔底部吸收液的pH值高于临界值时，排液阀关闭，回流阀打开，吸收液通过副循环系统回流进行循环；
上述排液阀9与主加碱阀6和模糊加碱阀7逻辑关联，当排液阀9打开排吸收液时，主加碱阀6和模糊加碱阀7均不得动作，当排液阀9完全关闭并保持15s后，主加碱阀6和模糊加碱阀7方可根据主循环系统pH检测仪反馈的吸收液的pH值进行适当操作。
实施例1
将上述利用模糊加碱法进行低浓度SO2烟气脱硫的装置应用于正常生产时某低浓度SO2烟气（SO2浓度：190mg/Nm3-1882mg/Nm3，平均浓度为890mg/Nm3，烟气量：163310Nm3/h-200206Nm3/h，平均气量为180425Nm3/h）的脱硫中，由于SO2浓度较低，只采用模糊加碱即可使烟气达标排放，具体包括以下步骤：操作人员在中央控制室DCS系统上将连锁控制切换为采用主循环系统吸收液pH值控制加碱，加碱连锁的主循环系统吸收液pH值通常设定为4.8，当主循环管路吸收液pH值小于4.8时，pH信号经信号隔离器输出，通过智能模糊控制器直接控制模糊加碱阀。此时，模糊加碱阀打开，高位槽中的碱液经过模糊加碱阀向脱硫塔进行加碱，碱液进入脱硫塔与塔内吸收液混合均匀，经主循环泵输送至脱硫塔内喷淋装置，同时，主循环系统吸收液pH值开始升高，当超过4.8时，pH信号经信号隔离器16输出，通过智能模糊控制器17控制模糊加碱阀关闭。与碱液混合均匀的吸收液通过喷淋，在填料2表层与低浓度SO2烟气逆向接触，从而达到脱硫的作用。吸收液在与低浓度SO2烟气不断反应的同时，吸收液的pH值也在不断发生变化，逐渐降低。操作人员根据日常操作经验将脱硫塔底部吸收液的pH值，即副循环系统pH值设定为5.2，当副循环系统pH值低于5.2时，排液阀9打开，回流阀8关闭，脱硫塔内已显酸性的吸收液被排出，此时，脱硫塔液位一旦低于设定值，加水阀10打开进行加水，补充液位，脱硫塔底部吸收液的pH值开始稳定并回升，当脱硫塔底部吸收液的pH值高于5.2时，排液阀关闭，回流阀打开，吸收液通过副循环系统回流进行循环。
实施例2
本实施例中的利用模糊加碱法进行低浓度SO2烟气脱硫的装置同实施例1，将其应用于非正常生产时、SO2浓度不稳定的情况下的某SO2烟气（SO2浓度：22mg/Nm3-14040mg/Nm3，平均浓度：5250mg/Nm3；烟气量：88298Nm3/h-190250Nm3/h，平均气量：129927Nm3/h）的脱硫中，具体包括以下步骤：操作人员在中央控制室DCS系统上将连锁控制切换为采用烟气出口SO2浓度控制加碱，加碱连锁的烟气出口SO2浓度通常设定为250mg/Nm3，当脱硫塔烟气出口SO2浓度高于250mg/Nm3时，主加碱阀打开，高位槽中的碱液经过主加碱阀向脱硫塔进行大量加碱，碱液进入脱硫塔与塔内吸收液混合均匀，经主循环泵输送至脱硫塔内喷淋装置，此时，脱硫塔内吸收液pH值快速上升，与碱液混合均匀的吸收液通过喷淋，在填料表层与SO2烟气逆向接触反应，快速降低脱硫塔内SO2浓度，当脱硫塔烟气出口SO2浓度低于250mg/Nm3时，主加碱阀关闭，脱硫塔内吸收液继续循环喷淋，并与SO2烟气继续反应，同时，脱硫塔内吸收液pH值开始缓慢下降。由于非正常生产状况基于冶炼投料不稳定状态，即冶炼开始投料或投料即将结束时段，会出现SO2烟气浓度过高的现象，该现象一般会维持半小时左右，因此，当冶炼投料稳定，且SO2烟气浓度下降并平稳后，控制加碱的连锁方式可切换至采用主循环系统吸收液pH值控制。

Claims (9)

1.一种利用模糊加碱法进行低浓度SO2烟气脱硫的装置，包括脱硫塔、设于脱硫塔内的填料和喷淋装置，其特征在于：脱硫塔（1）的加碱管道上安装有主加碱阀（6）和模糊加碱阀（7）；脱硫塔通过主、副两套循环系统对吸收液进行循环，其中，主循环系统通过一开一备两并联主循环泵（4）将脱硫塔（1）塔底循环槽与喷淋装置（3）连通进行吸收液循环，主循环泵（4）的输出端上安装有主循环系统pH检测仪（11）；主循环系统pH检测仪（11）与信号隔离器（16）电连，信号隔离器（16）分别与控制主加碱阀（6）的DCS切换系统（15）、及控制模糊加碱阀（7）的智能模糊控制器（17）电连；副循环系统通过一副循环泵(5)将脱硫塔塔底循环槽与脱硫塔(1)填料底的塔体连通进行吸收液循环，副循环系统内设有用于循环的回流阀(8)和用于置换的排液阀(9)，并安装有副循环系统pH检测仪(12)，副循环系统pH检测仪(12)分别与排液阀(9)和回流阀(8) 电连连锁；脱硫塔(1)的新水输送管上设有加水阀（10），加水阀（10）与脱硫塔（1）内的液位检测仪（13）电连连锁。
2.根据权利要求1所述的一种利用模糊加碱法进行低浓度SO2烟气脱硫的装置，其特征在于：脱硫塔（1）顶端设有烟气排出口，该出口上安装有SO2浓度分析仪（14），该出口上安装有SO2浓度分析仪，SO2浓度分析仪与主加碱阀连锁由DCS切换系统控制。
3.根据权利要求1或2所述的一种利用模糊加碱法进行低浓度SO2烟气脱硫的装置，其特征在于：相并联的主加碱阀（6）与模糊加碱阀（7）设在高位槽至脱硫塔（1）的加碱管道上。
4.根据权利要求3所述的一种利用模糊加碱法进行低浓度SO2烟气脱硫的装置，其特征在于：所述主加碱阀（6）采用大口径自动阀，模糊加碱阀（7）采用小口径自动阀。
5.根据权利要求1、2 或4所述的一种利用模糊加碱法进行低浓度SO2烟气脱硫的装置，其特征在于：所述脱硫塔（1）为填料塔。
6.一种利用模糊加碱法进行低浓度SO2烟气脱硫的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤A、主循环管道上的pH信号经信号隔离器（16）后两路输出，一路信号通过DCS切换系统（15）采用PID控制的方式控制主加碱阀（6）；另一路信号通过智能模糊控制器（17）直接控制模糊加碱阀（7）；主循环系统pH检测仪（11）分别与主加碱阀（6）和模糊加碱阀（7）连锁；
步骤B、当烟气条件发生波动，需要加入大量碱液时，DCS切换系统（15）通过主循环系统pH检测仪（11）检测的pH值控制大口径的主加碱阀（6）加碱；在正常生产时，模糊控制器（17）根据主循环系统pH检测仪（11）检测的pH值控制小口径的模糊加碱阀（7）加碱；
步骤C、控制主加碱阀（6）或模糊加碱阀（7）使碱液加入脱硫塔（1）内与塔内吸收液混合，然后经喷淋装置喷淋与低浓度SO2烟气不断反应，吸收液的pH值逐渐降低；
步骤D、副循环系统排液阀（9）和回流阀（8）与检测脱硫塔（1）底部吸收液pH值的副循环系统pH检测仪（12）连锁，且设定连锁的临界值；经副循环系统pH检测仪(12)检测，当脱硫塔（1）底部吸收液的pH值低于临界值时，排液阀（9）打开，回流阀（8）关闭，脱硫塔（1）内已显酸性的吸收液被排出，此时，加水阀（10）根据与之连锁的液位检测仪（13）反馈的脱硫塔（1）液位进行加水，补充液位；当脱硫塔（1）底部吸收液的pH值高于临界值时，排液阀（9）关闭，回流阀（8）打开，吸收液通过副循环系统回流进行循环；
所述排液阀（9）与主加碱阀（6）和模糊加碱阀（7）逻辑关联，当排液阀（9）打开排吸收液时，主加碱阀（6）和模糊加碱阀（7）均不得动作，当排液阀（9）完全关闭并保持15s后，主加碱阀（6）和模糊加碱阀（7）根据主循环系统pH检测仪反馈的吸收液的pH值进行操作。
7.根据权利要求6所述的一种利用模糊加碱法进行低浓度SO2烟气脱硫的方法，其特征在于：主加碱阀（6）同时与主循环系统pH检测仪（11）和烟气出口SO2浓度分析仪（14）连锁，两个连锁程序由中央控制室在DCS切换系统（15）上切换操作。
8.根据权利要求6所述的一种利用模糊加碱法进行低浓度SO2烟气脱硫的方法，其特征在于：当主加碱阀（6）与烟气出口SO2浓度分析仪（14）连锁，脱硫塔（1）出口烟气SO2浓度高于设定值时，碱液经过主加碱阀（6）向脱硫塔（1）进行加碱，碱液进入脱硫塔（1）与塔内吸收液混合均匀后，经主循环泵（4）输送至脱硫塔（1）内喷淋装置（3）喷淋，在填料（2）表层与低浓度SO2烟气逆向接触脱硫。
9.根据权利要求6所述的一种利用模糊加碱法进行低浓度SO2烟气脱硫的方法，其特征在于：当主加碱阀（6）与主循环系统pH检测仪（11）连锁，主循环管路吸收液pH值小于设定临界值时，碱液经过主加碱阀（6）向脱硫塔（1）进行加碱，碱液进入脱硫塔（1）与塔内吸收液混合均匀后，经主循环泵（4）输送至脱硫塔（1）内喷淋装置（3）喷淋，在填料（2）表层与低浓度SO2烟气逆向接触脱硫。
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