CN108043208A - 湿法脱硫氧化风风量控制方法、控制系统及湿法脱硫装置 - Google Patents

湿法脱硫氧化风风量控制方法、控制系统及湿法脱硫装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及烟气湿法脱硫技术领域，尤其是涉及一种湿法脱硫氧化风风量控制方法、控制系统及湿法脱硫装置，以缓解现有技术中存在的无法精确调节氧化风风量的技术问题。该氧化风风量控制方法包括：给定一个系数n，n乘以理论空气量得到实验空气量，将实验空气量输送到脱硫吸收塔内浆液中，进行氧化反应，当反应生成的石膏符合国家标准，则减小n数值，即降低实验空气量，重复试验，直至得到的石膏不符合国家标准，在实验中石膏刚好符合国家标准所对应的最少实验空气量为实际需求空气量，该n数值为最佳过量空气系数。基于理论空气量和最佳过量空气系数，作为日常生产中氧化风风量的控制信号，通过控制设备实现精确控制氧化风风量,实现节能降耗。

Description

湿法脱硫氧化风风量控制方法、控制系统及湿法脱硫装置
技术领域
本发明涉及湿法脱硫技术领域，尤其是涉及一种湿法脱硫氧化风风量控制方法、控制系统及湿法脱硫装置。
背景技术
锅炉燃煤中含有一定量的硫(S)，不同的煤含有的硫分不同，一般是按照质量百分比来分析的。煤在锅炉中燃烧，生成二氧化硫 (SO2)，直接排放，污染空气，因此需要对烟气进行净化，烟气的净化是在脱硫吸收塔内完成的。
脱硫吸收塔内容纳有石灰石浆液，石灰石浆液主要成分是碳酸钙 (CaCO3)，CaCO3溶于水生成氢氧化钙(Ca(OH)2)，石灰石浆液对烟气清洗，烟气中的SO2溶于石灰石浆液生成亚硫酸(H2SO3)，H2SO3以H+和SO3 2－的形式存在，SO3 2－与Ca2+结合，生成亚硫酸钙(CaSO3)，CaSO3不稳定，需要氧化生成稳定的物质石膏(CaSO4·2H2O)。
根据JC/T2074－2011烟气脱硫石膏国家标准确定的一级烟气脱硫石膏要求为：
二水硫酸钙(CaSO4·2H2O)(干基)≥95％
半水亚硫酸钙(CaSO3·1/2H2O)(干基)≤0.5％
从上述中可以看出，其根本的问题是：理论上1kg硫(S分子量是32)产生的亚硫酸根离子(SO3 2－)需要0.5kg的氧气(O2分子量32)完全反应，才能满足脱硫的需要。氧气的来源是空气，对应的空气量是1.80m3(标准大气压，20℃)，该空气量称为理论空气量。
化学反应是需要时间的，浓度越高，反应速度越快。因为生产过程，反应时间是有限的，为了提高反应速度，一般都是采取提高反应物的浓度。同样在烟气脱硫系统中，所需要的实际空气量也远远超过理论空气量。但是实际空气量并不是越多越好，提供的空气量越多，电耗也越多，生产成本也越高。
由于锅炉燃煤的热值、硫分是变化的，负荷也是不断变化的，锅炉燃烧产生的二氧化硫量随之不断变化，因此烟气脱硫所需要的氧化空气量也在不断变化，这就需要不断调节氧化风风量，以满足烟气脱硫系统的需要。
而实际设备的运行调节手段有限，主要原因如下：
脱硫系统一般设计三台氧化风机，两台运行一台备用，或者是设计两台氧化风机，一台运行一台备用。由于氧化风机一般是罗茨风机，并且一般是工频运行，如果对氧化风风量调节，也只能通过运行台数来调节，实际上，这不能算是调节，更谈不上精确调节。
因此，亟待开发出一种可以精确调节氧化风风量的方法和装置，在满足生产需要的同时达到节能降耗的目的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种湿法脱硫氧化风风量控制方法、控制系统及湿法脱硫装置，以缓解现有技术中存在的烟气湿法脱硫装置无法精确调节氧化风风量的技术问题。
为缓解上述技术问题，本发明提供的技术方案在于：
一种基于理论空气量和最佳过量空气系数的烟气湿法脱硫氧化风风量控制方法，包括：
燃煤中的硫经过一系列的化学反应，最终转移到石膏中，其中在脱硫吸收塔中氧化反应所需要的理论空气量，可以根据燃煤情况计算出来；
给定一个大于1的系数n，n乘以理论空气量得到实验空气量，将实验空气量输送到脱硫吸收塔内浆液中，进行氧化反应，当反应生成的石膏符合国家标准，则减小n数值，即降低实验空气量。重复试验，直至得到的石膏不符合国家标准。在实验中石膏刚好符合国家标准所对应的最少实验空气量为实际需求空气量，该n数值为最佳过量空气系数。
更进一步地，
还包括：
理论空气量与最佳过量空气系数相乘得到实际空气需求量。
一种烟气湿法脱硫氧化风风量控制系统，
包括数据采集装置、控制装置和执行装置；
所述数据采集装置用于采集燃煤的实时环境数据，并将所述实时环境数据发送至所述控制装置；
所述控制装置，与所述采集装置信号连接，接收所述实时环境数据并根据所述实时环境数据向所述执行装置发送风量调节信号；
所述执行装置，与所述控制装置信号连接，接收所述风量调节信号后调节出风量。
更进一步地，
所述实时环境数据包括锅炉负荷数据、燃煤硫分和燃煤热值数据。
更进一步地，
所述实时环境数据包括锅炉负荷数据和二氧化硫浓度实时数据。
一种烟气湿法脱硫装置，采用了上述的基于理论空气量和最佳过量空气系数的烟气湿法脱硫氧化风风量控制方法，和/或，采用了上述的烟气湿法脱硫氧化风风量控制系统。
更进一步地，
所述脱硫装置包括氧化风机机组以及多个吸收塔；
所述氧化风机机组包括变速运行的氧化风机以及工频运行的氧化风机；
根据实际需要的氧化风风量，通过调节变速运行的氧化风机的转速达到精确控制氧化风风量；当变速运行的氧化风机提供的氧化风量不足时，启动工频运行的氧化风机，同时改变变速运行的氧化风机的转速，实现精确控制氧化风风量的目的；当实际需要的氧化风风量减少时，可以先停运工频运行的氧化风机，同时改变变速运行的氧化风机的转速，以精确控制氧化风风量。
更进一步地，
所述脱硫装置还包括联络管路和多个并联设置的分管路；
所述氧化风机机组与所述联络管路连通，所述分管路一端与所述联络管路连通，另一端与所述吸收塔连接，其中一个吸收塔对应有一个分管路；
由所述氧化风机机组产生的氧化风流向所述联络管路，然后由所述分管路流向各个吸收塔。
更进一步地，
所述分管路上设置隔离门；
所述隔离门具有导通状态和隔离状态；在所述隔离门处于导通状态时，相邻的烟气湿法脱硫氧化风系统之间连通；在所述隔离门处于隔离状态时，相邻的烟气湿法脱硫系统之间隔离。
更进一步地，
所述分管路上设置有氧化风流量测量装置和氧化风流量调节门，
所述氧化风流量测量装置用于测量分管路内的氧化风流量；
所述氧化风流量调节门通过改变调节门的开度以实现风量的调节。
由于本发明提供了一种基于理论空气量和最佳过量空气系数的烟气湿法脱硫氧化风风量控制方法，
首先计算理论空气量：燃煤中的硫经过一系列的化学反应，最终转移到石膏中，其中在脱硫吸收塔中氧化反应所需要的理论空气量，可以根据燃煤情况计算出来；
然后通过实验确定最佳过量空气系数。给定一个大于1的系数n， n乘以理论空气量得到实验空气量，将实验空气量输送到脱硫吸收塔内浆液中，进行氧化反应，当反应生成的石膏符合国家标准，则减小 n数值，即降低实验空气量。重复试验，直至得到的石膏不符合国家标准。在实验中石膏刚好符合国家标准所对应的最少实验空气量为实际需求空气量，该n数值为最佳过量空气系数。
理论空气量与最佳过量空气系数相乘得到实际空气需求量。得到实际空气需求量后，可以对吸收塔的氧化风风量进行精确调节。经试验证实，对于年发电量50亿千瓦时的发电厂，燃煤热值18MJ/kg，燃煤硫分1％，年可节约用电240万千瓦时，具有很大的节能空间。
综上所述，本发明提供的技术方案能够对湿法脱硫氧化风风量进行精确控制，有效解决了现有技术中的无法对湿法脱硫氧化风风量进行精确调节的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例3提供的烟气湿法脱硫装置的连接示意图 (单元制)；
图2为本发明实施例4提供的烟气湿法脱硫装置的连接示意图 (母管制)。
图标：100－吸收塔；200-氧化风机机组；300-联络管路；400-分管路；410-隔离门；420-氧化风流量测量装置；430-氧化风流量调节门；110－原烟气入口；120－净烟气出口；130-浆液；140-空气泡； 500－控制装置；600－采集装置；210-变速运行的氧化风机；220-工频运行的氧化风机；230-开关控制器；240-调速装置。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图对实施例1、实施例2、实施例3和实施例4进行详细描述：图1为本发明实施例3提供的烟气湿法脱硫装置的连接示意图(单元制)；图2为本发明实施例4提供的烟气湿法脱硫装置的连接示意图(母管制)。
实施例1
本实施例提供了一种基于理论空气量和最佳过量空气系数的烟气湿法脱硫氧化风风量控制方法，包括：
S1、燃煤中的硫经过一系列的化学反应，最终转移到石膏中，其中在脱硫吸收塔100中氧化反应所需要的理论空气量，可以根据燃煤情况计算出来；
S2、给定一个大于1的系数n，n乘以理论空气量得到实验空气量，将实验空气量输送到脱硫吸收塔100内浆液130中，进行氧化反应，当反应生成的石膏符合国家标准，则减小n数值，即降低实验空气量。重复试验，直至得到的石膏不符合国家标准。在实验中石膏刚好符合国家标准所对应的最少实验空气量为实际需求空气量，该n 数值为最佳过量空气系数。
S3、理论空气量与最佳过量空气系数相乘得到实际空气需求量。
得到实际空气需求量后，可以对吸收塔100的氧化风量进行精确调节。经试验证实，对于年发电量50亿千瓦时的发电厂，燃煤热值 18MJ/kg，燃煤硫分1％，年可节约用电240万千瓦时，具有很大的节能空间。
综上，本发明提供的技术方案能够对湿法脱硫氧化风风量进行精确控制，有效解决了现有技术中的无法对湿法脱硫氧化风风量进行精确调节的技术问题。
实施例2
本实施例提供了一种烟气湿法脱硫氧化风风量控制系统，包括数据采集装置600、控制装置500和执行装置；
数据采集装置600用于采集燃煤的实时环境数据，并将实时环境数据发送至控制装置500；
控制装置500，与采集装置600信号连接，接收实时环境数据并根据实时环境数据向执行装置发送风量调节信号；
执行装置，与控制装置500信号连接，接收风量调节信号后调节出风量。
上述的实时环境数据例如包括锅炉负荷数据、燃煤硫分和燃煤热值数据。数据采集装置600将采集到的锅炉负荷数据、燃煤硫分和燃煤热值数据传递至控制装置500，控制装置500对上述数据进行分析处理，计算得到理论空气量。
上述的实时环境数据例如还可以包括锅炉负荷数据和二氧化硫浓度实时数据。数据采集装置600将采集到的锅炉负荷数据和二氧化硫浓度实时数据传递至控制装置500，控制装置500对上述数据进行分析处理，计算得到理论空气量。
上述，控制装置500，基于实际空气需求量(将理论空气量与过量空气系数相乘得到实际空气需求量)，向执行装置发送风量调节信号。控制装置500例如可是PLC控制器。
上述，执行装置，与控制装置500信号连接，接收风量调节信号后调节出风量。较为优选地，执行装置包括氧化风机机组200。氧化风机机组200包括变速运行的氧化风机210以及工频运行的氧化风机 220。工频运行的氧化风机220通过开关控制器230控制；变速运行的氧化风机210由调速装置240控制，调速装置240可以为调速液力耦合器，也可以是变频器。
根据实际需要的氧化风风量，控制装置500调节变速运行的氧化风机210的转速达到精确控制氧化风风量；当变速运行的氧化风机 210提供的氧化风量不足时，启动工频运行的氧化风机220，同时改变变速运行的氧化风机210的转速，实现精确控制氧化风风量的目的；当实际需要的氧化风风量减少时，可以先停运工频运行的氧化风机220，同时改变变速运行的氧化风机210的转速，以精确控制氧化风风量。
实施例3
本实施例提供了一种
单元制烟气湿法脱硫装置的氧化风风量控制系统，脱硫装置包括氧化风机机组200以及一个吸收塔100，具体请参照图1。
更进一步地，氧化风机机组200，包括变速运行的氧化风机210 以及工频运行的氧化风机220；根据实际需要的氧化风风量，通过调节变速运行的氧化风机210的转速达到精确控制氧化风风量的目的；当变速运行的氧化风机210提供的氧化风风量不足时，启动工频运行的氧化风机220，同时改变变速运行的氧化风机210的转速，实现精确控制氧化风风量的目的；当实际需要的氧化风风量减少时，可以先停运工频运行的氧化风机220，同时改变变速运行的氧化风机210的转速，以精确控制氧化风风量。
更进一步地，吸收塔100，包括吸收塔壳体，吸收塔壳体内容纳有浆液130，吸收塔100侧壁开设有原烟气入口110，顶部设置有净烟气出口120。
更进一步地，氧化风机机组200与吸收塔100之间设置有空气管道，该空气管道伸入吸收塔100内的部分设置有多个喷嘴，由氧化风机机组200产生的氧化风流向上述空气管道，然后由喷嘴喷出，产生空气泡140，空气泡140、原烟气以及浆液130发生反应，从而实现原烟气的脱硫，原烟气脱硫后经净烟气出口排出。
实施例4
本实施例提供了一种烟气湿法脱硫装置，其氧化风系统为母管制。
涉及的脱硫装置包括氧化风机机组200以及多个吸收塔100；
氧化风机机组200包括变速运行的氧化风机210以及工频运行的氧化风机220；根据实际需要的氧化风风量，通过调节变速运行的氧化风机210的转速达到精确控制氧化风风量的目的；当变速运行的氧化风机210提供的氧化风量不足时，启动工频运行的氧化风机220，同时改变变速运行的氧化风机210的转速，实现精确控制氧化风风量的目的；当实际需要的氧化风风量减少时，可以先停运工频运行的氧化风机220，同时改变变速运行的氧化风机210的转速，以精确控制氧化风风量。
本实施例的可选方案中，较为优选地，
脱硫装置还包括联络管路300和多个并联设置的分管路400；
氧化风机机组200与联络管路300连通，分管路400一端与联络管路300连通，另一端与吸收塔100连接，其中一个吸收塔100对应有一个分管路400；由氧化风机机组200产生的氧化风流向联络管路 300，然后由分管路400流向各个吸收塔100。
本实施例的可选方案中，较为优选地，
分管路400上设置隔离门410；隔离门410具有导通状态和隔离状态；在隔离门410处于导通状态时，相邻的烟气湿法脱硫氧化风系统之间连通；在隔离门410处于隔离状态时，相邻的烟气湿法脱硫系统之间隔离。
本实施例的可选方案中，较为优选地，
分管路400上设置有氧化风流量测量装置420和氧化风流量调节门430，
氧化风量测量装置用于测量分管路400内的氧化风流量；
氧化风流量调节门430通过改变调节门的开度以实现风量的调节。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种基于理论空气量和最佳过量空气系数的烟气湿法脱硫氧化风风量控制方法，其特征在于，包括:
燃煤中的硫经过一系列的化学反应，最终转移到石膏中，其中在脱硫吸收塔中氧化反应所需要的理论空气量，可以根据燃煤情况计算出来；
给定一个大于1的系数n，n乘以理论空气量得到实验空气量，将实验空气量输送到脱硫吸收塔内浆液中，进行氧化反应，当反应生成的石膏符合国家标准，则减小n数值，即降低实验空气量；重复试验，直至得到的石膏不符合国家标准；在实验中石膏刚好符合国家标准所对应的最少实验空气量为实际需求空气量，该n数值为最佳过量空气系数。
2.根据权利要求1所述的基于理论空气量和最佳过量空气系数的烟气湿法脱硫氧化风风量控制方法，其特征在于，还包括：
理论空气量与最佳过量空气系数相乘得到实际空气需求量。
3.一种烟气湿法脱硫氧化风风量控制系统，其特征在于：
包括数据采集装置、控制装置和执行装置；
所述数据采集装置用于采集燃煤的实时环境数据，并将所述实时环境数据发送至所述控制装置；
所述控制装置，与所述采集装置信号连接，接收所述实时环境数据并根据所述实时环境数据向所述执行装置发送风量调节信号；
所述执行装置，与所述控制装置信号连接，接收所述风量调节信号后调节出风量。
4.根据权利要求3所述的烟气湿法脱硫氧化风风量控制系统，其特征在于：
所述实时环境数据包括锅炉负荷数据、燃煤硫分和燃煤热值数据。
5.根据权利要求4所述的烟气湿法脱硫氧化风风量控制系统，其特征在于：
所述实时环境数据包括锅炉负荷数据和二氧化硫浓度实时数据。
6.一种烟气湿法脱硫装置，其特征在于，采用了如权利要求1-2所述的基于理论空气量和最佳过量空气系数的烟气湿法脱硫氧化风风量控制方法，和/或，采用了如权利要求4或5所述的烟气湿法脱硫氧化风风量控制系统。
7.根据权利要求6所述的烟气湿法脱硫装置，其特征在于：
所述脱硫装置包括氧化风机机组以及多个吸收塔；
所述氧化风机机组包括变速运行的氧化风机以及工频运行的氧化风机；
根据实际需要的氧化风风量，通过调节变速运行的氧化风机的转速达到精确控制氧化风风量的目的；当变速运行的氧化风机提供的氧化风量不足时，启动工频运行的氧化风机，同时改变变速运行的氧化风机的转速，实现精确控制氧化风风量的目的；当实际需要的氧化风风量减少时，可以先停运工频运行的氧化风机，同时改变变速运行的氧化风机的转速，以精确控制氧化风风量。
8.根据权利要求7所述的烟气湿法脱硫装置，其特征在于，
所述脱硫装置还包括联络管路和多个并联设置的分管路；
所述氧化风机机组与所述联络管路连通，所述分管路一端与所述联络管路连通，另一端与所述吸收塔连接，其中一个吸收塔对应有一个分管路；
由所述氧化风机机组产生的氧化风流向所述联络管路，然后由所述分管路流向各个吸收塔。
9.根据权利要求8所述的烟气湿法脱硫装置，其特征在于，
所述分管路上设置隔离门；
所述隔离门具有导通状态和隔离状态；在所述隔离门处于导通状态时，相邻的烟气湿法脱硫氧化风系统之间连通；在所述隔离门处于隔离状态时，相邻的烟气湿法脱硫系统之间隔离。
10.根据权利要求8所述的烟气湿法脱硫装置，其特征在于，
所述分管路上设置有氧化风流量测量装置和氧化风流量调节门，
所述氧化风流量测量装置用于测量分管路内的氧化风流量；
所述氧化风流量调节门通过改变调节门的开度以实现风量的调节。
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