CN107450614B - 石灰石/石灰湿法脱硫废水排放量实时精确控制系统 - Google Patents

石灰石/石灰湿法脱硫废水排放量实时精确控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种石灰石/石灰湿法脱硫吸收塔废水排放量实时控制系统，包括：通过设置风速仪和烟气检测探头实时监测脱硫吸收塔入口的烟气量和HCl浓度，通过设置在线超声波流量计实时监测脱硫系统的补水量。通过在脱硫废水排放口设置电动阀门和流量计，实现脱硫废水排放量的自动控制。本发明对脱硫废水排放量的实时精确控制简单易行，成本低。能够解决因脱硫废水排放量过大产生的废水终端处理费用较高的问题，和因脱硫废水排放量过小产生的脱硫吸收塔潜在的腐蚀问题，符合国家环保要求和燃煤火电厂的现实需求。

Description

石灰石/石灰湿法脱硫废水排放量实时精确控制系统
技术领域
本发明涉及燃煤电厂节水和废水“零排放”领域，特别是涉及湿法脱硫吸收塔内水质和废水排放量实时精确控制的系统。
背景技术
当前，我国废水排放标准的要求日益严格，尤其是最新颁布的《水污染防治行动计划》“水十条”，更是将水环境保护上升到了国家战略层面。火电作为用水、排水大户，用水占工业总量的20％，从经济运行和保护环境出发，节约发电用水，提高循环水的重复利用率，实现火电厂废水“零排放”意义重大。
我国绝大多数电厂均采用石灰石-石膏湿法脱硫技术脱除烟气中的SO2。为维持脱硫塔内的氯平衡或其他离子平衡，在实际运行中会向外排放一定量的脱硫废水。脱硫废水成分复杂、污染物种类多，是燃煤电厂最难处理的废水之一。另外，由于脱硫塔补充水对水质要求较低，在火电厂节水设计中，一般可以将其他系统的排水处理后作为脱硫系统的脱硫补水(如循环排污水、锅炉排水等)，这也对脱硫废水的水质和水量产生较大影响。目前，电厂对脱硫废水的处理一般是进行简单的化学沉淀法处理后直接外排，对废水排放量的控制比较粗放，仅是根据定期检测脱硫吸收塔内的离子浓度大小增加或减少废水排放量。
燃煤电厂对脱硫废水排放量的粗放控制对全厂的节水和废水“零排放”改造产生许多不利的影响。脱硫吸收塔内的Cl-等的浓度与燃煤煤质、机组负荷、石灰石品质和脱硫系统脱硫补水量等密切相关，目前燃煤电厂对脱硫废水排放量的控制无法根据这些因素的变化而实时变化。实际运行中，脱硫废水排放量偏高则会增加废水的终端处理量，提高终端处理的成本；脱硫废水排放量偏低则会造成吸收塔内离子浓度偏高并产生潜在的腐蚀风险。因此，实现燃煤电厂脱硫废水排放量的实时精确控制是一个亟待解决的问题。
有鉴于上述的缺陷，本设计人积极加以研究创新，以期创设一种石灰石/石灰湿法脱硫废水排放量实时精确控制系统，使其更具有产业上的利用价值。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种进行脱硫废水排放量的实时精确控制简单易行，成本低，能够解决因脱硫废水排放量过大产生的废水终端处理费用较高的问题，和因脱硫废水排放量过小产生的脱硫吸收塔潜在的腐蚀问题的石灰石/石灰湿法脱硫吸收塔废水排放量实时控制系统。
本发明石灰石/石灰湿法脱硫吸收塔废水排放量实时控制系统，包括：
风速仪，用于监测进入脱硫吸收塔的烟气的流量；
烟气检测探头，用于监测进入脱硫吸收塔的烟气中HCl气体浓度；
补充水超声波流量计，用于监测进入脱硫吸收塔内的脱硫补水的流量；
脱硫废水流量计，用于检测脱硫废水的排水流量；
安装在脱硫吸收塔的废水排放口处的电动阀门；
以及，与所述的风速仪、烟气检测探头、超声波流量计、脱硫废水流量计、电动阀门采用有线或无线的方式连接的集成控制界面，所述集成控制界面，用于获取进入脱硫吸收塔的烟气流量，通过烟气中HCl气体浓度获取进入吸收塔内烟气中的Cl-浓度，获取进入脱硫吸收塔内的脱硫补水的流量和所述脱硫补水中的Cl-浓度以及获取预定的脱硫废水的Cl-浓度，所述集成控制界面基于排水流量公式计算脱硫废水的排水流量，并根据该排水流量对所述电动阀门进行控制，所述的排水流量公式为：
Qw＝(Qmρm+Qpρp)/ρw
其中，Qw为脱硫吸收塔的废水排放流量；
Qm为进入脱硫吸收塔的烟气的量；
ρm进入脱硫吸收塔的烟气中Cl-浓度；
Qp为进入脱硫吸收塔内的脱硫补充水的量；
ρp为脱硫补充水中Cl-浓度；
ρw为预定的脱硫废水的Cl-浓度。
进一步地，脱硫补充水中Cl-浓度为预定值；或所述系统还包括与所述集成控制界面通过有线或无线方式连接的，用于检测脱硫补充水中Cl-浓度的Cl-浓度在线检测仪。
进一步地，所述风速仪和烟气检测探头安装在脱硝反应器出口或脱硫吸收塔入口。
进一步地，预定的脱硫废水的Cl-浓度值可由用户根据脱硫塔实际运行情况指定，一般可设置为20000mg/L。
借由上述方案，本发明石灰石/石灰湿法脱硫废水排放量实时精确控制系统至少具有以下优点：
本发明可以实现燃煤电厂脱硫废水排放量的实时精确控制，可以根据机组负荷、燃煤煤质和脱硫系统脱硫补水量的变化对废水排放量进行实时在线控制。
本发明可以避免因脱硫废水排放量控制不当造成的废水终端处理成本偏高和吸收塔腐蚀的风险。
本发明提供的脱硫废水排放量的实时精确控制系统设计安装简单，投资成本低，运行高效可靠。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本发明石灰石/石灰湿法脱硫废水排放量实时精确控制系统的物料平衡图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
参见图1为脱硫吸收塔浆液中Cl-的物料平衡实现脱硫废水排放量的控制，物料平衡图。
由图可知：Qmρm+Qpρp＝Qnρn+QgWg+Qwρw(1)
其中：Qm、ρm分别为入口烟气量和Cl-浓度，入口烟气中氯含量也等价于燃煤中的氯含量；
Qp、ρp分别为脱硫补充水量和Cl-浓度；
Qn、ρn分别为出口烟气量和Cl-浓度，ρn基本可以忽略不计；
Qg、Wg分别为石膏产量和Cl-质量分数，Wg基本可以忽略不计；
Qw、ρw分别为脱硫废水量和Cl-浓度。
因此，脱硫废水量计算公式可以简化为：
Qw＝(Qmρm+Qpρp)/ρw(2)
因此，通过实时检测进入脱硫吸收塔的烟气量和烟气中HCl气体含量、脱硫补水水量和Cl-浓度，并设定一个脱硫吸收塔内Cl-浓度的控制值，就可以实现脱硫废水排放的实时精确控制。
本发明提供的石灰石/石灰湿法脱硫废水排放量实时精确控制系统为：
在脱硝反应器出口烟道中新增一个具有远传信号功能的风速仪(为保证烟道内流场均匀，应将其安装在一段较长的水平或竖直烟道的中心处)，通过测量烟气流速计算出烟气量，并将烟气量的数值信号传输到一个统一的集成控制界面上。
在脱硝反应器出口烟道的烟气分析系统CEMS中增加HCl气体的测量探头，并将实时测量的数值信号传输到统一的集成控制界面上。
在脱硫系统缓冲水箱的入口管道中增加具有远传信号功能的超声波流量计，实时监测脱硫系统的补水量，并将信号传输到统一的集成控制界面上。脱硫系统补水的水源比较稳定，补水中Cl-浓度短时间内变化不大。因此，在本控制系统中，可以不用实时检测补水中Cl-浓度，可将其作为系统中的一个输入量，通过定期检测补水中的Cl-浓度的方式修正系统中的输入数值。
脱硫吸收塔内Cl-浓度的控制值同样作为控制系统中的一个输入量。根据国内脱硫吸收塔的使用材质情况并尽可能减少脱硫废水的排放量，通常可以将其吸收塔内Cl-浓度精确控制在20000mg/L，也即预定的脱硫废水的Cl-浓度。
在集成控制界面上，系统根据接收到的信号值根据公式(2)自动运算得出脱硫废水排放量。最后，在脱硫废水排放口安装电动阀门和流量计，根据脱硫废水排放量的信号值实现废水排放量的自动控制。
实施例1：
本实施例石灰石/石灰湿法脱硫废水排放量实时精确控制系统，在脱硫吸收塔入口新增具有远传信号功能的风速仪和HCl气体的实时测量探头，通过计算将烟气量和HCl气体浓度的信号传输到集成控制界面上。在脱硫系统缓冲水箱的入口管道中增加具有远传信号功能的超声波流量计，实时监测脱硫系统的补水量，并将信号传输到统一的集成控制界面上。通过输入脱硫系统补水中Cl-浓度和吸收塔内Cl-浓度控制值，计算得出脱硫废水实时排放量。利用排放量信号控制废水排放口的电动阀门和流量计，实现脱硫废水排放量的实时精确控制。
实施例2
本实施例石灰石/石灰湿法脱硫废水排放量实时精确控制系统，与实施例1 的不同之处在于，实施例2中将具有远传信号功能的风速仪安装在脱硝反应器出口烟道中，将HCl气体的实时测量探头集成到反应器出口的CEMS中。
实施例3
本实施例石灰石/石灰湿法脱硫废水排放量实时精确控制系统与实施例1的不同之处在于，当脱硫系统的补水水质变化较频繁时，实施例3在脱硫系统缓冲水箱的入口管道中增设Cl-浓度在线检测仪，并将Cl-浓度信号实时传输到集成控制界面上，通过输入吸收塔内Cl-浓度控制值，计算得出脱硫废水实时排放量。利用排放量信号控制废水排放口的电动阀门和流量计，实现脱硫废水排放量的实时精确控制。
本发明石灰石/石灰湿法脱硫吸收塔废水排放量实时控制系统的工作原理如下：
风速仪，用于监测进入脱硫吸收塔的烟气的流量；
烟气检测探头，用于监测进入脱硫吸收塔的烟气中HCl气体浓度；
补充水超声波流量计，用于监测进入脱硫吸收塔内的脱硫补水的流量；
脱硫废水流量计，用于检测脱硫废水的排水流量；
安装在脱硫吸收塔的废水排放口处的电动阀门；
以及，与所述的风速仪、烟气检测探头、超声波流量计、脱硫废水流量计、电动阀门采用有线或无线的方式连接的集成控制界面，所述集成控制界面，用于获取进入脱硫吸收塔的烟气流量，通过烟气中HCl气体浓度获取进入吸收塔内烟气中的Cl-浓度，获取进入脱硫吸收塔内的脱硫补水的流量和所述脱硫补水中的Cl-浓度以及获取预定的脱硫废水的Cl-浓度，所述集成控制界面基于排水流量公式计算脱硫废水的排水流量，并根据该排水流量对所述电动阀门进行控制，所述的排水流量公式为：
Qw＝(Qmρm+Qpρp)/ρw
其中，Qw为脱硫吸收塔的废水排放流量；
Qm为进入脱硫吸收塔的烟气的量；
ρm进入脱硫吸收塔的烟气中Cl-浓度；
Qp为进入脱硫吸收塔内的脱硫补充水的量；
ρp为脱硫补充水中Cl-浓度；
ρw为预定的脱硫废水的Cl-浓度。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种石灰石/石灰湿法脱硫吸收塔废水排放量实时控制系统，其特征在于，包括：
风速仪，用于监测进入脱硫吸收塔的烟气的流量；
烟气检测探头，用于监测进入脱硫吸收塔的烟气中HCl气体浓度；
补充水超声波流量计，用于监测进入脱硫吸收塔内的脱硫补水的流量；
脱硫废水流量计，用于检测脱硫废水的排水流量；
安装在脱硫吸收塔的废水排放口处的电动阀门；
以及，与所述的风速仪、烟气检测探头、补充水超声波流量计、脱硫废水流量计、电动阀门采用有线或无线的方式连接的集成控制界面，所述集成控制界面，用于获取进入脱硫吸收塔的烟气流量，通过烟气中HCl气体浓度获取进入吸收塔内烟气中的Cl-浓度，获取进入脱硫吸收塔内的脱硫补水的流量和所述脱硫补水中的Cl-浓度以及获取预定的脱硫废水的Cl-浓度，所述集成控制界面基于排水流量公式计算脱硫废水的排水流量，并根据该排水流量对所述电动阀门进行控制，所述的排水流量公式为：
Qw＝(Qmρm+Qpρp)/ρw；
其中，Qw为脱硫吸收塔的废水排放流量；
Qm为进入脱硫吸收塔的烟气的量；
ρm进入脱硫吸收塔的烟气中Cl-浓度；
Qp为进入脱硫吸收塔内的脱硫补充水的量；
ρp为脱硫补充水中Cl-浓度；
ρw为预定的脱硫废水的Cl-浓度。
2.根据权利要求1所述的石灰石/石灰湿法脱硫吸收塔废水排放量实时控制系统，其特征在于，脱硫补充水中Cl-浓度为预定值；或所述系统还包括与所述集成控制界面通过有线或无线方式连接的，用于检测脱硫补充水中Cl-浓度的Cl-浓度在线检测仪。
3.根据权利要求1所述的石灰石/石灰湿法脱硫吸收塔废水排放量实时控制系统，其特征在于，所述风速仪和烟气检测探头安装在脱硝反应器出口或脱硫吸收塔入口。
4.根据权利要求1所述的石灰石/石灰湿法脱硫吸收塔废水排放量实时控制系统，其特征在于，脱硫废水的Cl-浓度值可由用户根据脱硫塔实际运行情况指定。
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