CN110262430A - 一种基于硫的全过程监测的超低排放脱硫节能运行系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于硫的全过程监测的超低排放脱硫节能运行系统，包括煤质在线监测装置、二氧化硫反馈装置和循环泵耦合调节与控制装置，脱硫节能运行系统主要用于燃煤电厂的脱硫系统中。首先通过煤质监测装置的煤质元素快速检测设备直接检测入炉煤的元素含量，通过系统中设定程序和公式计算，预测即将进入系统二氧化硫的量，再通过循环泵耦合调节与控制系统的判断和控制软件，提前调节循环泵的启停。最后读取脱硫出口在线监测数值，通过二氧化硫反馈系统反馈核对，实现脱硫系统的节能运行。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于硫的全过程监测的超低排放条件下脱硫节能运行，属于烟气治理技术领域。
背景技术
脱硫系统是燃煤电厂炉后环保系统中能耗最高的系统，占厂用电比率为1%-1.5%。其中循环泵是主要电耗大户，占整个脱硫电耗比例一半以上。2015年三部委发文要求燃煤电厂全面实现超低排放，大部分脱硫装置都均是采用大的液气比洗涤二氧化硫，改造中则是通过增加循环泵或者扩容循环泵来提效，超低排放中脱硫装置的能耗均显著增加。
在超低改造设计中，均以满负荷以及设计煤质配置循环泵。实际运行中满负荷工况很少，而且煤质也存在变化，所以循环泵在运行中存在裕量大的情况，存在节能空间。合理的利用循环泵的运行组合能有效的进行脱硫节能。
燃煤电厂超低排放运行中，脱硫的节能手段是通过手动关停循环泵来实现。运行过程中根据脱硫入口CEMS测得的二氧化硫值和运行经验调整循环泵启停，控制出口CEMS测得的二氧化硫值在35mg/Nm3以内。但由于对煤质变化以及进入系统二氧化硫量无法预知，因此总留有很大的裕量，无法做到节能最优运行。
发明内容
本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供一种基于硫的全过程监测的超低排放脱硫节能运行系统，通过提前预知进入系统的二氧化硫量，来进行循环泵组合运行方式的选择。
为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为：一种基于硫的全过程监测的超低排放脱硫节能运行系统，用于燃煤电厂的脱硫系统中，所述脱硫系统包括锅炉、设置于锅炉前的给煤机、设置于锅炉后的脱硫塔和设置于脱硫塔上的若干循环泵；所述脱硫节能运行系统包括煤质检测装置和循环泵耦合调节与控制装置，所述煤质检测装置设置于给煤机上，所述循环泵耦合调节与控制装置包括互相连接的计算模块和循环泵控制模块，所述循环泵控制模块与循环泵连接，所述煤质检测装置与计算模块连接，用于检测入炉煤的煤炭信息，并将煤炭信息传输到计算模块；所述计算模块用于计算进入脱硫系统的烟气量和二氧化硫量等运行参数，并将运行参数传输给循环泵控制模块，所述循环泵控制模块内预存有多种运行参数以及与运行参数对应的循环泵运行组合方式，循环泵控制模块通过将接收的运行参数与预存的运行参数进行比较得到循环泵最优运行组合方式，并控制循环泵的启停。
对上述技术方案的进一步设计为：所述循环泵耦合调节与控制装置还包括保护模块，所述保护模块与循环泵控制模块连接，并设有循环泵的安全运行数量，当循环泵最优运行组合方式中循环泵开启数量少于安全运行数量时，保护模块可通过循环泵控制模块控制循环泵开启数量为安全运行数量。
所述脱硫系统设有出口二氧化硫设定值，所述计算模块还用于根据循环泵最优运行组合方式计算脱硫系统出口二氧化硫值，并将计算的脱硫系统出口二氧化硫值与设定值进行比较，将比较结果传输给循环泵控制模块，所述循环泵控制模块根据比较结果调整循环泵运行组合方式；重复上述操作直至偏差最小，此时的循环泵运行组合方式为循环泵最优运行组合方式。
所述脱硫节能运行系统还包括二氧化硫反馈装置，所述二氧化硫反馈装置包括脱硫系统出口CEMS，脱硫系统出口CEMS用于监测脱硫系统出口二氧化硫值，并传输给计算模块，所述计算模块将监测的脱硫系统出口二氧化硫值与设定值进行比较，并将比较结果传输给循环泵控制模块，所述循环泵控制模块根据比较结果调整循环泵运行组合方式；重复上述操作直至出口二氧化硫值等于或小于设定值，此时的循环泵运行组合方式为循环泵最优运行组合方式。
所述煤质检测装置包括煤质检测仪和水分仪，煤质检测仪和水分仪分别用于检测入炉煤的硫份和水分。
所述煤质检测装置还包括参数采集模块，所述参数采集模块用于采集脱硫系统中入炉煤的燃煤量以及脱硫系统的运行参数，并将燃煤量和运行参数传输给计算模块。
所述脱硫系统参数包括的PH值、浆液密度、石灰石投入量等。
本发明的有益效果为：
本发明通过检测出的入炉煤的硫份、水分以及燃煤量，计算出进入脱硫系统烟气中二氧化硫量，以此来提前选择循环泵的运行方式，再通过脱硫系统入、出口监测的二氧化硫量进行反馈，对循环泵的运行方式进行调整。
本发明中通过计算进入脱硫系统烟气中二氧化硫量，使循环泵运行方式最初的选择即可接近循环泵最优运行方式，再通过监测的二氧化硫量的反馈可使循环泵的运行方式用最少的时间调整至最优运行方式，从而合理的利用循环泵的运行组合进行脱硫节能。
循环泵耦合调节与控制装置实现了脱硫循环泵的自动调整，大大减轻运行人员操作精力，预防人员操作失误导致的系统故障。
附图说明
图1为本发明实施例的基于硫的全过程监测的超低排放脱硫节能运行系统的结构示意图；
图2为图1中基于硫的全过程监测的超低排放脱硫节能运行系统的结构框图。
图中，1-煤质检测装置；2-皮带给煤机；3-磨煤机；4-锅炉；5-脱硫塔；6-循环泵；7-出口CEMS。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
如图1所示，本发明的基于硫的全过程监测的超低排放脱硫节能运行系统，用于燃煤电厂的脱硫系统中，脱硫系统包括锅炉4、设置于锅炉前的皮带给煤机2和磨煤机3、设置于锅炉4后的脱硫塔5和设置于脱硫塔5上的若干循环泵6；结合图2所示，本发明的脱硫节能运行系统包括煤质检测装置、循环泵耦合调节与控制装置和二氧化硫反馈装置，所述煤质检测装置包括煤质检测仪、水分仪和参数采集模块，所述循环泵耦合调节与控制装置包括计算模块、循环泵控制模块和保护模块，所述二氧化硫反馈装置包括脱硫系统出口CEMS；所述检测仪、水分仪、参数采集模块和脱硫系统出口CEMS分别与计算模块连接，计算模块和保护模块分别与循环泵控制模块连接。
所述煤质检测装置1设置于皮带给煤机2上，其中煤质检测仪和水分仪分别可直接测得入炉煤的元素值和水份值，参数采集模块可与皮带给煤机与脱硫系统的终端操作系统连接，用于采集入炉煤的燃煤量与脱硫系统运行参数等，并将所有测得的值传输到循环泵耦合调节与控制装置的计算模块。
计算模块接收硫元素值、水份值和燃煤量后根据以下公式计算得出进入实时的系统的二氧化硫量CSO2，并按分钟取平均值，显示于脱硫系统的终端系统中。
CSO2=2×B×S，
CSO2为进入系统的二氧化硫量，单位为kg；
B为消耗的燃煤量，单位为kg，由皮带给煤机测得；
S为燃料中的含硫量，单位为%，由煤质检测仪测得。
计算模块根据以下公式得出进入实时的脱硫系统的烟气量V，并按分钟取平均值，显示于脱硫系统的终端操作系统中。
V=0.01(1.867C+0.7S+0.8N+11.2H+1.24H20)+0.79（0.2413Q/1000+0.5）
V为理论湿烟气量，单位为kg/m3
C、S、N、H、H20分别为煤中碳、硫、氮、氢、水，由煤质检测装置测得；
Q为煤的低位发热量，单位为kJ/kg，由煤质检测装置测得。
计算模块根据计算的进入系统二氧化硫和烟气量，与脱硫系统入口CEMS实测的原烟气中二氧化硫量以及烟气量进行比对，判断变化趋势，将变化趋势反馈到循环泵耦合调节与控制装置中的控制模块。
循环泵耦合调节与控制装置中的循环泵控制模块，预设了大量的运行参数（二氧化硫和烟气量等）和对应的循环泵组合运行方式。控制模块根据计算模块计算的进入系统二氧化硫和烟气量，以及参数采集模块采集的的其它脱硫运行参数（如系统的PH值、浆液密度、石灰石投入量等参数），检索数据库中在该运行条件下推荐的循环泵最优的运行组合方式，即选择与计算模块得到的二氧化硫和烟气量最接近的参数值所对应的循环泵组合运行方式，并作为最优的循环泵组合运行方式来控制循环泵启停。
循环泵耦合调节与控制装置中的计算模块，根据循环泵控制模块选择的循环泵最优运行组合方式，计算出系统出口的二氧化硫值，并与设定值进行比较（超低排放条件下一般设定在35mg/Nm3以下），将比较结果传输给控制模块，控制模块根据比较结果调整循环泵运行方式，然后重复上述计算、比较和调整的操作，直至系统出口的二氧化硫值小于设定值，并以此作为运行方式进行循环泵的预先调整。该调整可自动实现，也可提示操作人员手动操作实现。
循环泵耦合调节与控制装置中的保护模块中设定系统运行保护值，以保证整个脱硫系统的安全运行。例如常规条件下，系统设置为保证系统安全，应最少保证两台循环泵运行。在该条件下如不论计算模块计算出进入系统的二氧化硫数值多低，也将有至少保证两台循环泵运行，即当控制模块选择的循环泵最优运行组合方式中循环泵开启数量少于两台时，保护模块可通过循环泵控制模块控制循环泵开启数量为两台。
保护模块还将保护单台循环泵的运行安全，防止某单台循环泵的频繁启停。如在某种条件下需频繁启停某一台循环泵，则该方案将不作为最优推荐方案显示。
二氧化硫反馈装置根据出口脱硫系统出口CEMS实测的二氧化硫含量进行后反馈判断。二氧化硫出口控制在一个较为合理的区域内（小于设定值）。如控制值过低则说明开启循环泵配置裕度较大，如某时段出口二氧化硫值连续高出设定值，则说明循环泵运行配置不足。脱硫系统出口CEMS监测脱硫系统出口二氧化硫值，并传输给计算模块，计算模块将监测的脱硫系统出口二氧化硫值与设定值进行比较，并将比较结果传输给循环泵控制模块，循环泵控制模块根据比较结果调整循环泵运行组合方式；重复上述比较和调整操作直至出口二氧化硫值小于设定值，此时的循环泵运行组合方式为循环泵最优运行组合方式。
本发明利用上述后反馈与前端预判的计算值、循环泵的开启配置三者之间形成耦合关联趋势判断。
实施例
某电厂的煤场根据热值和硫份配好入炉煤，经皮带给煤机2进入原煤仓，由煤质检测装置1测得数据后录入系统，通过循环泵耦合调节与控制装置中的计算模块计算得出进入系统二氧化硫量为1200mg/Nm3,烟气量为125×104m3/h。该数据直接录入循环泵耦合调节与控制装置。
参数采集模块采集到脱硫系统运行PH值为5.4，脱硫塔5内浆液密度为1.021 g/ml，石灰石浆液密度为1.195g/ml。循环泵6的配置为共5台，出口二氧化硫值控制指标为30mg/Nm3。当前循环泵运行方式为1号2号3号循环泵运行。
将上述参数带入循环泵耦合调节与控制系统中的控制模块，通过大数据比对，控制模块推荐最优运行方案为1号循环泵和4号循环泵运行。并计算出口二氧化硫浓度为29mg/Nm3。此时系统提示：在1分钟内将停运2号循环泵和3号循环泵，同时开启4号循环泵。
系统按上述过程进行操作，1号和4号循环泵运行。经脱硫系统出口CMES 7检测，出口二氧化硫浓度为28 -30mg/Nm3，小于设定值，二氧化硫反馈装置判定此时循环泵运行方式为最优节能方式，并记录进入大数据系统，成为将来运行调整的可选方案之一。
本发明的技术方案不局限于上述各实施例，凡采用等同替换方式得到的技术方案均落在本发明要求保护的范围内。
Claims (7)
1.一种基于硫的全过程监测的超低排放脱硫节能运行系统，用于燃煤电厂的脱硫系统中，所述脱硫系统包括锅炉、设置于锅炉前的给煤机、设置于锅炉后的脱硫塔和设置于脱硫塔上的若干循环泵，其特征在于：所述脱硫节能运行系统包括煤质检测装置和循环泵耦合调节与控制装置，所述煤质检测装置设置于给煤机上，所述循环泵耦合调节与控制装置包括互相连接的计算模块和循环泵控制模块，所述循环泵控制模块与循环泵连接，所述煤质检测装置与计算模块连接，用于检测入炉煤的煤炭信息，并将煤炭信息传输到计算模块；所述计算模块用于计算进入脱硫系统的烟气量和二氧化硫量等运行参数，并将运行参数传输给循环泵控制模块，所述循环泵控制模块内预存有多种运行参数以及与运行参数对应的循环泵运行组合方式，循环泵控制模块通过将接收的运行参数与预存的运行参数进行比较得到循环泵最优运行组合方式，并控制循环泵的启停。
2.根据权利要求1所述基于硫的全过程监测的超低排放脱硫节能运行系统，其特征在于：所述循环泵耦合调节与控制装置还包括保护模块，所述保护模块与循环泵控制模块连接，并设有循环泵的安全运行数量，当循环泵最优运行组合方式中循环泵开启数量少于安全运行数量时，保护模块可通过循环泵控制模块控制循环泵开启数量为安全运行数量。
3.根据权利要求1所述基于硫的全过程监测的超低排放脱硫节能运行系统，其特征在于：所述脱硫系统设有出口二氧化硫设定值，所述计算模块还用于根据循环泵最优运行组合方式计算脱硫系统出口二氧化硫值，并将计算的脱硫系统出口二氧化硫值与设定值进行比较，将比较结果传输给循环泵控制模块，所述循环泵控制模块根据比较结果调整循环泵运行组合方式；重复上述操作直至出口二氧化硫值等于或小于设定值，此时的循环泵运行组合方式为循环泵最优运行组合方式。
4.根据权利要求3所述基于硫的全过程监测的超低排放脱硫节能运行系统，其特征在于：所述脱硫节能运行系统还包括二氧化硫反馈装置，所述二氧化硫反馈装置包括脱硫系统出口CEMS，脱硫系统出口CEMS用于监测脱硫系统出口二氧化硫值，并传输给计算模块，所述计算模块监测的脱硫系统出口二氧化硫值与设定值进行比较，并将将比较结果传输给循环泵控制模块，所述循环泵控制模块根据比较结果调整循环泵运行组合方式；重复上述操作直至偏差最小，此时的循环泵运行组合方式为循环泵最优运行组合方式。
5.根据权利要求1所述基于硫的全过程监测的超低排放脱硫节能运行系统，其特征在于：所述煤质检测装置包括煤炭元素检测仪和水分仪，煤炭元素检测仪和水分仪分别用于检测入炉煤的硫份和水分。
6.根据权利要求1所述基于硫的全过程监测的超低排放脱硫节能运行系统，其特征在于：所述煤质检测装置还包括参数采集模块，所述参数采集模块用于采集脱硫系统中入炉煤的燃煤量以及脱硫系统的运行参数，并将燃煤量和运行参数传输给计算模块。
7.根据权利要求6所述基于硫的全过程监测的超低排放脱硫节能运行系统，其特征在于：所述脱硫系统参数包括的PH值、浆液密度、石灰石投入量等。
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