CN112755730A - 一种氨法脱硫装置的自动加氨精准控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氨法脱硫装置的自动加氨精准控制系统和方法，根据氨法脱硫装置脱除的SO2总量或脱硫装置入口烟气量、入口烟气中的SO2浓度、出口烟气量、出口烟气中的SO2排放浓度值自动计算理论加氨量；通过前馈及反馈双重控制，自动调节吸收剂氨的实际流量，实现精准加氨。本发明首次提出净烟气SO2浓度排放死区的概念，在确保净烟气满足超低排放要求的前提下降低调节阀的调节频次，实现自动精准加氨，系统运行稳定、自动化程度高。
Description
技术领域
本发明属于环保技术领域，具体涉及一种氨法脱硫装置的自动加氨精准控制系统及方法。
背景技术
氨法脱硫工艺作为一种绿色的湿法工艺，由于其脱硫效率高、副产物经济价值高、不产生二次污染等优点应用越来越广泛，特别适用于化工、焦化、石化行业、炼化行业自备电站的锅炉烟气脱硫。氨法脱硫是以工业合成氨、废氨水、炼化汽提废氨水为原料，将烟气中的SO2作为资源予以回收，生产高附加值的硫酸铵化肥。烟气中的SO2被氨吸收后得到亚硫酸铵，进一步氧化得到硫酸铵，硫酸铵溶液与高温烟气接触后被浓缩得到含固量10-20%的硫酸铵浆液，经过旋流提浓、离心脱水、干燥、包装后得到硫酸铵化肥。
氨法脱硫工艺作为一种资源循环回收型绿色环保技术，在国内应用广泛，目前国内投运的氨法脱硫装置占全球总氨法脱硫装置的数量超过80% 。近年来，随着国内环保排放标准的提高，氨法脱硫技术及工艺不断完善，不少氨法脱硫装置实现了超低排放。由于国内专业环保公司的技术参差不齐，不少氨法脱硫装置投运后出现净烟气颗粒物排放浓度严重超标（大于100mg/Nm3）、游离氨逃逸严重，形成严重的二次污染。因此，如何精确控制氨法脱硫装置运行过程中吸收剂氨的加入量，确保系统运行可靠，提高装置运行的自动化程度，以实现氨法脱硫装置的多段循环吸收，在实现净烟气超低排放的前提下降低氨的消耗、减少游离氨的逃逸、控制气溶胶的产生，开发一套精准自动加氨系统成为确保氨法脱硫装置稳定运行的关键。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种氨法脱硫装置的自动加氨精准控制系统及方法。
一种氨法脱硫装置的自动加氨精准控制系统，包括脱硫塔、脱硫塔烟气入口、脱硫塔烟气出口以及管道，所述氨法脱硫装置的自动加氨精准控制系统还包括入口CEMS系统、出口CEMS系统、氨供应系统以及循环系统；所述烟气沿着烟气管道进入脱硫塔烟气入口；所述入口CEMS系统设置在脱硫塔烟气入口的烟气管道上；所述出口CEMS系统置在脱硫塔烟气出口上；所述氨供应系统以及循环系统设置在脱硫塔外，通过管道与脱硫塔连接。
进一步的，所述入口CEMS系统的检测项包括烟气流量、含水量、SO2含量、颗粒物含量、温度、压力以及NOX含量；所述出口CEMS系统的检测项包括烟气流量、含水量、SO2含量、颗粒物含量、温度、压力、NOX含量、氮氧化物含量以及游离氨含量；所述氨供应系统采用的吸收剂为液氨、氨水、氨气中的一种或多种的结合；所述脱硫塔由下至上分别设置浓缩段、吸收段、洗涤段、净化除雾段；所述浓缩段、吸收段、洗涤段、净化除雾段分别设有喷淋层，浓缩段对烟气降温的同时对浓缩循环浆液进行提浓，脱硫吸收段及洗涤段吸收脱除烟气中的酸性污染物，控制气溶胶的生成，降低氨逃逸；净化除雾段洗涤去除净烟气夹带的细微颗粒物。
进一步的，所述氨供应系统包括流量计、球阀、开关阀以及调节阀；所述氨供应系统内并联设有氨水主管路以及氨水旁路管路；所述流量计、开关阀以及调节阀不仅与球阀串联连接；还设有与球阀并联的球阀旁路管路；所述氨供应系统通过并联的方式将氨水调节供应给脱硫塔。
优选的，氨供应系统中，设计两个带有25%容量的调节阀的氨水旁路管路、一个带有50%容量的调节阀的氨水主管路是最优化的选择。
（1）当实际加氨量低于理论加氨量的25%时，利用一个25%容量的调节阀的来调节，另外二个调节阀（一个25%容量、一个50%容量）关闭；
（2）当实际加氨量在理论加氨量的25%-50%时，利用一个25%容量的调节阀常开、利用另外一个25%容量的调节阀来调节，另外50%容量的调节阀关闭；
（3）当实际加氨量在理论加氨量的50%-75%时，利用一个25%容量的调节阀常开、利用另外一个50%容量的调节阀来调节，另外25%容量的调节阀关闭；
（4）当实际加氨量在理论加氨量的75%-100%时，利用一个25%容量的调节阀及50%容量的调节阀来常开，利用另外一个25%容量的调节阀来调节。
进一步的，所述循环系统包括吸收循环段和洗涤循环段；所述吸收循环段包括吸收循环泵和吸收循环液pH计；所述洗涤循环段（52）包括洗涤循环泵和洗涤循环液pH计；所述洗涤循环泵（521）和洗涤循环液pH计管路连接；所述吸收循环泵和吸收循环液pH计管路连接；所述循环系统通过管道与脱硫塔连接。
进一步的，所述氨法脱硫装置的自动加氨精准控制系统内还设有DSC数据处理器；所述DSC数据处理器通过电信号分别与入口CEMS系统、出口CEMS系统、氨供应系统的流量计、开关阀和调节阀以及循环系统的吸收循环液pH计和洗涤循环液pH计连接；所述洗涤循环泵和吸收循环泵的连接管路上设有加氨点。
一种自动精准加氨的氨法脱硫方法，具体步骤如下：
S1：采集入口烟气流量的数据、入口烟气中的SO2浓度的数据、出口烟气流量的数据、出口烟气中的SO2排放浓度的数据、加氨计量的数据以及循环液PH值的数据；
在脱硫塔烟气入口处设有入口CEMS系统；所述入口CEMS系统采集入口烟气流量的数据以及入口烟气中的SO2浓度的数据，并上传至DSC数据处理器；
在脱硫塔烟气出口处设有出口CEMS系统；所述出口CEMS系统采集出口烟气流量的数据及出口烟气中的SO2排放浓度值的数据，并上传至DSC数据处理器；
在脱硫塔外部设有氨供应系统以及循环系统；所述氨供应系统上设有流量计采集加氨计量的数据，并上传至DSC数据处理器；
所述循环系统上设有吸收循环液pH计和洗涤循环液pH计采集循环液PH值的数据，并上传至DSC数据处理器；
S2：DSC数据处理器对上传的入口烟气流量的数据、入口烟气中的SO2浓度的数据、出口烟气流量的数据、出口烟气中的SO2排放浓度的数据、加氨计量的数据以及循环液PH值的数据进行计算；
DSC数据处理器根据上传的入口烟气流量的数据、入口烟气中的SO2浓度的数据、出口烟气流量的数据、出口烟气中的SO2排放浓度的数据、加氨计量的数据以及循环液PH值的数据通过公式计算得出实际SO2脱除总量、吸收剂氨的实际总加入量、脱硫塔出口SO2的实际排放浓度；进而计算出理论加氨量V0、前馈总修正系数K1、反馈总修正系数K2及加氨系统误差修正系数K0，修正工况变化后的理论加氨量V1；DSC数据处理器根据计算得出的数据对获取的实际加氨量并积分、获取SO2脱除量并积分、获取脱硫塔出口SO2排放浓度并积分。
取积分可以在一定时间周期（1分钟或5分钟）内的数据取代瞬时值（1毫秒或5微秒内的数据），提高控制的稳定性，避免由于意外情况（或非正常操作）引起的瞬时值波动导致出口SO2浓度大幅波动。
S3：DSC数据处理器将步骤2计算的将数据信息反馈至氨供应系统；实现自动精确加氨；
通过前馈及反馈双重控制，DSC数据处理器将反馈信息至氨供应系统；脱硫塔需要脱除的SO2总量及脱硫塔出口SO2排放浓度满足环保标准作为反馈信号将信息反馈至氨供应系统自动调节实际加氨量，自动调节吸收剂氨的实际流量，实现自动精准加氨。
避免自动调节吸收剂氨的加入量时，吸收剂氨水的加入量偏多会导致过量加氨，过量加入的氨由于不能被SO2吸收，随净烟气排入大气中(氨逃逸)形成二次污染；吸收剂氨水的加入量偏少会导致加氨不足，脱硫塔出口SO2浓度超标，不能达标排放。前馈控制表示实际运行过程中根据脱硫塔入口需要脱除的SO2总量与设计条件下脱硫塔入口需要脱除的SO2总量的偏差量（对应系数）预先调整吸收剂氨水的加入量；反馈控制表示实际运行过程中根据脱硫塔出口SO2排放浓度与设计条件下脱硫塔出口SO2排放浓度的偏差量（对应系数）调整吸收剂氨水的加入量；双重控制就是根据进出口的数据同时调整加氨量。
进一步的，采用净烟气SO2浓度排放死区降低调节阀的调节频次，所述净烟气SO2浓度排放死区定义为净烟气排放速率满足超低排放要求允许的SO2浓度波动范围；
当实际工况条件下入口烟气中SO2的总量与基准条件下入口烟气中SO2总量的差额不高于净烟气SO2浓度排放死区时，取前馈修正系数K10=0；当实际工况条件下出口烟气中SO2的排放速率与基准条件下出口烟气中SO2排放速率的差额不高于净烟气SO2浓度排放死区时，取反馈修正系数K20=0。
自动精准加氨的氨法脱硫方法，具体的计算控制步骤：
(1) 入口CEMS系统采集入口烟气的流量、入口烟气中的SO2浓度的数据上传至DSC数据处理器；
出口CEMS系统采集出口烟气的流量及出口烟气中的SO2排放浓度值的数据上传至DSC数据处理器；
氨供应系统采集加氨计量的数据上传至DSC数据处理器；
循环系统采集循环液PH值数据上传至DSC数据处理器；
进出口CEMS中包含烟气含水量、含氧量、SO2总量、温度、压力的数据；
(2) 根据脱硫塔入口烟气中的SO2总量，计算理论加氨量前馈修正系数K10；
(3) 根据DCS系统显示的吸收液pH值，计算前馈吸收液pH值修正系数K11；
(4) 根据步骤2、3可以计算出前馈总修正系数值K1=K10×K11；
(5) 计算修正后的前馈理论加氨量V0；
(6) 根据DCS系统获取到的脱硫塔出口烟气的SO2浓度数据，计算理论加氨量反馈修正系数K20；
(7) 根据DCS系统显示的洗涤液pH值，计算反馈洗涤液pH值修正系数K21；
(8) 根据步骤6、7可以计算出反馈总修正系数值K2=K20×K21；
(9) 计算修正后的理论加氨量V1=V0×K1×K2；
(10)根据修正后的理论加氨量调节阀组，控制加氨流量为修正后的理论加氨量；
(11)根据DCS系统获取的实际加氨量并积分、获取SO2脱除量并积分、获取脱硫塔出口SO2排放浓度并积分，以便进行下一轮调节。
(12)氨供应系统采用不同调节范围的阀组进行组合调节，提高控制精度，然后通过出口SO2排放浓度值作为反馈信号自动调节实际加氨量，实现自动精准加氨。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
（1）采用CEMS系统对实时进出口CEMS中的气量、进出口烟气中的SO2浓度、运行过程中的氨计量数据记录并上传至DCS系统，并通过DCS系统对数据加以处理，使用本发明所用的调节方法及设备，只需根据所排放的烟气手动设置基准条件，便可根据CEMS系统和DCS系统自动获取实际工况信息并对得到的信息进行修正计算，再通过氨供应系统调节氨的加入量，确保精准加氨，降低氨的消耗、减少游离氨的逃逸、控制气溶胶的产生，自动化程度高；
（2）使用SO2浓度排放死区进行修正并调节，能够保证在满足超低排放要求前提下降低设备实际运行时的调节频率，简化调节步骤；
（3）采用不同调节范围的阀组进行组合调节，可提高控制精度，然后通过出口SO2排放浓度值作为反馈信号自动调节实际加氨量，实现自动精准加氨。
附图说明
图1为一种氨法脱硫装置的自动加氨精准控制系统结构图；
图2为自动精准加氨控制方法流程图；
图3为入口CEMS系统结构图；
图4为出口CEMS系统结构图；
其中：1—脱硫塔，2—进口CEMS系统，3—出口CEMS系统；4—氨供应系统，5—循环系统，6—DSC数据处理器；
11—脱硫塔烟气入口，12—脱硫塔烟气出口，41—流量计，42—球阀，43—开关阀，44—调节阀，51—吸收循环段，52—洗涤循环段，511—吸收循环泵，512—吸收循环液PH计，521—洗涤循环泵522—洗涤循环液PH计。
具体实施方式
为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。
请结合参照图1、图2、图3以及图4，本发明提供了一种氨法脱硫装置的自动加氨精准控制系统，包括脱硫塔1、脱硫塔烟气入口11、脱硫塔烟气出口12以及管道；所述氨法脱硫装置的自动加氨精准控制系统还包括入口CEMS系统2、出口CEMS系统3、氨供应系统4以及循环系统5；所述烟气沿着烟气管道进入脱硫塔烟气入口11；所述入口CEMS系统2设置在脱硫塔烟气入口11的烟气管道上；所述出口CEMS系统3置在脱硫塔烟气出口12上；所述氨供应系统4以及循环系统5设置在脱硫塔1外，通过管道与脱硫塔1连接。
较佳的，所述入口CEMS系统2的检测项包括烟气流量、含水量、SO2含量、颗粒物含量、温度、压力以及NOX含量；所述出口CEMS系统3的检测项包括烟气流量、含水量、SO2含量、颗粒物含量、温度、压力、NOX含量、氮氧化物含量以及游离氨含量；所述氨供应系统4采用的吸收剂为液氨、氨水、氨气中的一种或多种的结合；所述脱硫塔1由下至上分别设置浓缩段、吸收段、洗涤段、净化除雾段；所述浓缩段、吸收段、洗涤段、净化除雾段分别设有喷淋层，浓缩段对烟气降温的同时对浓缩循环浆液进行提浓，脱硫吸收段及洗涤段吸收脱除烟气中的酸性污染物，控制气溶胶的生成，降低氨逃逸；净化除雾段洗涤去除净烟气夹带的细微颗粒物。
浓缩段喷淋层的液气比为1.5L/m3,喷淋覆盖率300%；吸收段、洗涤段每层喷淋层的液气比分别为1.2 L/m3、1.35 L/m3,喷淋覆盖率250%，吸收段和洗涤段总淋覆盖率750%；净化除雾段喷淋层的液气比为2L/m3,喷淋覆盖率280%。
所述氨供应系统4包括流量计41、球阀42、开关阀43以及调节阀44；所述氨供应系统4内并联设有氨水主管路以及氨水旁路管路；所述流量计41、开关阀43以及调节阀44不仅与球阀42串联连接；还设有与球阀42并联的球阀旁路管路；所述氨供应系统4通过并联的方式将氨水调节供应给脱硫塔1。
氨供应系统还包括氨水贮罐、氨水卸料泵、氨水给料泵；流量计41为电磁流量计。
在本发明的自动精准加氨系统中，优先采用2个分路支路。
采用2个分路支路实现自动精准加氨，氨供应系统的氨水主管路与氨水旁路管路并联设置相连接，一端与流量计41连接；另一端与脱硫塔1连接，加氨调节阀组的总加氨量为修正理论加氨量的100%。同时，采用并联设置的方式，在装置运行过程中，当任何一个支路发生故障时可以不影响氨供应系统的运行，维修人员也可以对故障的支路进行不停机维修。
较佳的，所述循环系统5包括吸收循环段51和洗涤循环段52；所述吸收循环段51包括吸收循环泵511和吸收循环液pH计512；所述洗涤循环段52包括洗涤循环泵521和洗涤循环液pH计522；所述洗涤循环泵521和洗涤循环液pH计522管路连接；所述吸收循环泵511和吸收循环液pH计512管路连接；所述洗涤循环泵521和洗涤循环液pH计522管路连接；所述循环系统5通过管道与脱硫塔1连接；所述洗涤循环泵521和吸收循环泵511的连接管路上设有加氨点。
较佳的，所述氨水主管线与氨水旁路管线的调节范围为0-25%或0-50%，以适应不同的负荷调节范围，其中大范围调节能力的调节阀组用于控制修正的理论加氨量，小范围调节能力的调节阀组用于自动调节控制。
多段吸收氨法脱硫工艺流程如下：
烟气从脱硫塔1的脱硫塔烟气入口11进入，被循环洗涤液依次降温洗涤、吸收洗涤、净化洗涤、脱除细微颗粒物后从脱硫塔顶部排出；
氨供应系统4通过氨水主管线与氨水旁路管线，辅以流量计、调节阀、将吸收剂氨补充到吸收循环泵、洗涤循环泵的不同加氨点；
洗涤循环液氧化后在浓缩循环洗涤过程中浓缩到含固率10-20%（m/m）,再经过硫酸铵后处理系统加工为成品硫酸铵化肥。
一种自动精准加氨的氨法脱硫方法，具体步骤如下：
S1：采集入口烟气流量的数据、入口烟气中的SO2浓度的数据、出口烟气流量的数据、出口烟气中的SO2排放浓度的数据、加氨计量的数据以及循环液PH值的数据；
在脱硫塔烟气入口处设有入口CEMS系统；所述入口CEMS系统采集入口烟气流量的数据以及入口烟气中的SO2浓度的数据，并上传至DSC数据处理器；
在脱硫塔烟气出口处设有出口CEMS系统；所述出口CEMS系统采集出口烟气流量的数据及出口烟气中的SO2排放浓度值的数据，并上传至DSC数据处理器；
在脱硫塔外部设有氨供应系统以及循环系统；所述氨供应系统上设有流量计采集加氨计量的数据，并上传至DSC数据处理器；
所述循环系统上设有吸收循环液pH计和洗涤循环液pH计采集循环液PH值的数据，并上传至DSC数据处理器；
S2：DSC数据处理器对上传的入口烟气流量的数据、入口烟气中的SO2浓度的数据、出口烟气流量的数据、出口烟气中的SO2排放浓度的数据、加氨计量的数据以及循环液PH值的数据进行计算；
DSC数据处理器根据上传的入口烟气流量的数据、入口烟气中的SO2浓度的数据、出口烟气流量的数据、出口烟气中的SO2排放浓度的数据、加氨计量的数据以及循环液PH值的数据通过公式计算得出实际SO2脱除总量、吸收剂氨的实际总加入量、脱硫塔出口SO2的实际排放浓度；进而计算出理论加氨量V0、前馈总修正系数K1、反馈总修正系数K2及加氨系统误差修正系数K0，修正工况变化后的理论加氨量V1；DSC数据处理器根据计算得出的数据对获取的实际加氨量并积分、获取SO2脱除量并积分、获取脱硫塔出口SO2排放浓度并积分。
所述系统误差修正系数K0为实际加氨量与理论加氨量的比值；所述前馈总修正系数K1为前馈修正系数K10和前馈吸收液pH值修正系数K11的乘积；所述前馈修正系数K10为实际工况条件下入口烟气中SO2的总量与基准条件下入口烟气中SO2总量的比值；所述前馈吸收液pH值修正系数K11为实际运行过程中吸收液pH值与pH控制值之间的差额。
所述反馈总修正系数K2为反馈修正系数K20和反馈洗涤液pH值修正系数K21的乘积；所述反馈修正系数K20为实际工况条件下出口烟气中SO2的总量与基准条件下出口烟气中SO2总量的比值；所述反馈洗涤液pH值修正系数K21为实际运行过程中洗涤液pH值与pH控制值之间的差额；
S3：DSC数据处理器将步骤2计算的将数据信息反馈至氨供应系统；实现自动精确加氨；
修正后的理论加氨量V1为理论加氨量V0与系统误差修正系数K0、前馈总修正系数K1和反馈总修正系数K2的乘积，通过前馈及反馈双重控制，DSC数据处理器将反馈信息至氨供应系统；然后通过出口SO2排放浓度值作为反馈信号将信息反馈至氨供应系统自动调节实际加氨量，自动调节吸收剂氨的实际流量，实现自动精准加氨。
进一步的，采用净烟气SO2浓度排放死区降低调节阀的调节频次，所述净烟气SO2浓度排放死区定义为净烟气排放速率满足超低排放要求允许的SO2浓度波动范围；
当实际工况条件下入口烟气中SO2的总量与基准条件下入口烟气中SO2总量的差额不高于净烟气SO2浓度排放死区时，取前馈修正系数K10=0；当实际工况条件下出口烟气中SO2的排放速率与基准条件下出口烟气中SO2排放速率的差额不高于净烟气SO2浓度排放死区时，取反馈修正系数K20=0。
在本发明的精准加氨系统中，可以利用关联烟气量，如锅炉负荷、锅炉风量等参数计算出气量取代进出口CEMS的烟气量，或者可以利用进出口CEMS的烟气量互为代用，并且可以根据进出口CEMS的含水量、含氧量、烟气温度、烟气压力等数据对烟气量进行修正计算。
自动精准加氨的氨法脱硫方法，具体的计算控制步骤：
(1) 入口CEMS系统采集入口烟气的流量、入口烟气中的SO2浓度的数据上传至DSC数据处理器；
出口CEMS系统采集出口烟气的流量及出口烟气中的SO2排放浓度值的数据上传至DSC数据处理器；
氨供应系统采集加氨计量的数据上传至DSC数据处理器；
循环系统采集循环液PH值数据上传至DSC数据处理器；
进出口CEMS中包含烟气含水量、含氧量、SO2总量、温度、压力的数据；
(2) 根据脱硫塔入口烟气中的SO2总量，计算理论加氨量前馈修正系数K10；
(3) 根据DCS系统显示的吸收液pH值，计算前馈吸收液pH值修正系数K11；
(4) 根据步骤2、3可以计算出前馈总修正系数值K1=K10×K11；
(5) 计算修正后的前馈理论加氨量V0；
(6) 根据DCS系统获取到的脱硫塔出口烟气的SO2浓度数据，计算理论加氨量反馈修正系数K20；
(7) 根据DCS系统显示的洗涤液pH值，计算反馈洗涤液pH值修正系数K21；
(8) 根据步骤6、7可以计算出反馈总修正系数值K2=K20×K21；
(9) 计算修正后的理论加氨量V1=V0×K1×K2；
(10)根据修正后的理论加氨量调节阀组，控制加氨流量为修正后的理论加氨量；
(11)根据DCS系统获取的实际加氨量并积分、获取SO2脱除量并积分、获取脱硫塔出口SO2排放浓度并积分，以便进行下一轮调节。
(12)氨供应系统采用不同调节范围的阀组进行组合调节，提高控制精度，然后通过出口SO2排放浓度值作为反馈信号自动调节实际加氨量，实现自动精准加氨。
理论加氨量、系统误差修正系数、前馈总修正系数、反馈总修正系数、修正后的理论加氨量计算如下：
①理论加氨量V0=（入口烟气中SO2总量-出口烟气中SO2总量）/10^6/64×34(kg/h)
其中：入口烟气中SO2总量=入口烟气量（Nm3/h)×入口烟气中SO2浓度（mg/Nm3）
出口烟气中SO2总量=出口烟气量（Nm3/h)×出口烟气中SO2排放浓度（mg/Nm3）
②系统误差修正系数K0=根据DCS系统显示的氨水加入量/对应于设计条件下的氨水理论加入量
③前馈修正系数K10=实际工况条件下入口烟气中SO2的总量-基准条件下入口烟气中SO2总量
④前馈吸收液PH值修正系数K11=实际运行过程中吸收液PH值-PH控制值
⑤前馈总修正系数值K1=前馈修正系数K10×前馈吸收液PH值修正系数K11
⑥反馈修正系数K20=实际工况条件下出口烟气中SO2的排放速率-基准条件下出口烟气中SO2排放速率
⑦反馈洗涤液PH值修正系数K21=实际运行过程中洗涤液PH值-PH控制值
⑧反馈总修正系数值K2=反馈修正系数K20×反馈洗涤液PH值修正系数K21
⑨修正后总的加氨量V1=V0×K10×K11×K20×K21
具体实施：
氧化空气提高管道送入吸收循环槽及洗涤循环槽氧化吸收循环溶液，其中吸收循环段溶液氧化率80%，密度1120kg/m3，PH值5.4，洗涤循环段溶液氧化率98%，密度1130kg/m3，PH值4.5；硫塔烟气工况流速2.68 m/s；脱硫塔吸收剂洗涤段的温度为50℃；脱硫塔出口的温度为49.4℃；脱硫塔入口烟气量250000Nm3/h, 脱硫塔入口烟气SO2浓度2000mg/Nm3,脱硫塔出口烟气量268000Nm3/h，脱硫塔出口烟气SO2浓度30mg/Nm3，理论脱除SO2量为491.96kg/h，20%氨水的理论加 入量为1.42m3/h；DCS系统预设的脱硫塔出口烟气SO2最高浓度30mg/Nm3，吸收液PH值范围5.0-6.0，洗涤液PH值范围4.0-5.0。
从DCS获取的相关数据：氨水加入量为1.45 m3/h；
系统误差修正系数K0=1.45/1.42=1.02；
SO2浓度排放死区的确定：超低排放国家相关标准要求的SO2排放浓度≤35mg/Nm3，本项目设计的最高SO2排放浓度为30mg/Nm3，运行过程中允许净烟气SO2排放浓度波动的幅度为5mg/Nm3，设计运行过程中净烟气SO2排放的基准浓度30-5=25mg/Nm3，实际运行过程中净烟气SO2排放浓度为25±5mg/Nm3，对应SO2排放浓度波动范围的SO2总量为α=268000Nm3/h×5mg/Nm3/10^6=1.34kg/h。
工况变化后，氨水调节过程如下：
DCS获取的相关数据：脱硫塔入口烟气量250000Nm3/h, 脱硫塔入口烟气SO2浓度2200mg/Nm3，脱硫塔出口烟气量264000Nm3/h,吸收液PH值5.6。
前馈修正系数K10的确定：基准条件下的脱硫塔脱除的SO2总量为：
（250000Nm3/h×2000mg/Nm3-268000Nm3/h×30mg/Nm3）/10^6
=491.96kg/h≈492kg/h；
实际工况条件下脱硫塔入口烟气中SO2总量为：
（250000Nm3/h×2200mg/Nm3）/10^6=550kg/h；
工况条件下SO2的脱除总量与基准条件下SO2脱除总量的差额Δ1=550-492=58kg/h；由于Δ1＞α，与预设条件相比，SO2脱除总量的变化率为 (58kg/h)/( 491.96kg/h)=0.118；
因此，前馈修正系数K10=1+0.118=1.118；
由于吸收液的PH值在设定范围内，因此，前馈吸收液PH值修正系数K11=1.0
前馈总修正系数值K1=K10×K11=1.118×1.0=1.118；
根据前馈总修正系数修正后的理论加氨量为：预设条件下的基准加氨量 ×系统误差修正系数×前馈总修正系数值=1.42 ×1.02×1.118=1.62m3/h；
通过流量计41、调节阀42开关阀43控制氨水加入量为1.60m3/h，为考虑前馈修正量的100%。
获取DCS相关数据：脱硫塔出口烟气SO2浓度32mg/Nm3，吸收液PH值4.8；
反馈修正系数K2的确定： 预设条件下脱硫塔出口SO2排放总量为268000Nm3/h×30mg/Nm3/10^6=8.04kg/h；工况条件下脱硫塔出口SO2排放总量为264000Nm3/h×32mg/Nm3/10^6=8.448kg/h；；工况条件下SO2排放总量与基准条件下SO2排放总量的差额Δ2=8.448-8.04=0.408kg/h；由于Δ2＜α，波动范围在SO2排放浓度允许波动范围内，因此， 反馈吸收液PH值修正系数K20=1+0=1.0；
反馈总修正系数值K2=K20×K21=1.0×2.0=2.0；
根据反馈总修正系数修正后的理论加氨量为：设计条件下下的基准加氨量 ×系统误差修正系数×前馈总修正系数值×反馈总修正系数值=1.42 ×1.02×1.102×2=3.19m3/h；
通过流量计41、调节阀42、开关阀43控制氨水加入量为3.19m3/h，为考虑反馈后修正量的100%。
获取实际加氨总量为3.19m3/h，并进行积分，获取实际SO2脱除量，并进行积分，以便进行下一轮调节，如采取以上步骤阳极板控制出口烟气SO2排放浓度到30mg/Nm3，或者20-30 mg/Nm3之间的任意值。
当入口烟气实际SO2脱除量的变化≤1.34kg/h或出口SO2排放浓度的变化≤5mg/Nm3时，保持主加氨调节阀开度不变，通过辅助加氨调节阀控制出口CEMS系统3实际SO2排放浓度数值在20-30mg/Nm3。当入口烟气实际SO2脱除量的变化＞1.34kg/h或出口SO2排放浓度的变化＞5mg/Nm3时，按照以上步骤计算，依次调节主加氨调节阀开度及辅助加氨调节阀开度，控制出口CEMS系统3实际SO2排放浓度数值在20-30mg/Nm3。
技术效果：净烟气SO2排放浓度30mg/Nm3，总颗粒物浓度3.8mg/Nm3，氨逃逸浓度0.86mg/Nm3，氨回收率＞99%。
本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。
Claims (8)
1.一种氨法脱硫装置的自动加氨精准控制系统，包括脱硫塔（1）、脱硫塔烟气入口（11）、脱硫塔烟气出口（12）以及管道，其特征在于：所述氨法脱硫装置的自动加氨精准控制系统还包括入口CEMS系统（2）、出口CEMS系统（3）、氨供应系统（4）以及循环系统（5）；所述烟气沿着烟气管道进入脱硫塔烟气入口（11）；所述入口CEMS系统（2）设置在脱硫塔烟气入口（11）的烟气管道上；所述出口CEMS系统（3）置在脱硫塔烟气出口（12）上；所述氨供应系统（4）以及循环系统（5）设置在脱硫塔（1）外，通过管道与脱硫塔（1）连接。
2.如权利要求1所述的氨法脱硫装置的自动加氨精准控制系统，其特征在于：所述入口CEMS系统（2）的检测项包括烟气流量、含水量、SO2含量、颗粒物含量、温度、压力以及NOX含量；所述出口CEMS系统（3）的检测项包括烟气流量、含水量、SO2含量、颗粒物含量、温度、压力、NOX含量、氮氧化物含量以及游离氨含量；所述氨供应系统（4）采用的吸收剂为液氨、氨水、氨气中的一种或多种的结合；所述脱硫塔(1)由下至上分别设置浓缩段、吸收段、洗涤段、净化除雾段；所述浓缩段、吸收段、洗涤段、净化除雾段分别设有喷淋层，浓缩段对烟气降温的同时对浓缩循环浆液进行提浓，脱硫吸收段及洗涤段吸收脱除烟气中的酸性污染物，控制气溶胶的生成，降低氨逃逸；净化除雾段洗涤去除净烟气夹带的细微颗粒物。
3.如权利要求1所述的氨法脱硫装置的自动加氨精准控制系统，其特征在于：所述氨供应系统（4）包括流量计（41）、球阀（42）、开关阀（43）以及调节阀（44）；所述氨供应系统（4）内并联设有氨水主管路以及氨水旁路管路；所述流量计（41）、开关阀（43）以及调节阀（44）不仅与球阀（42）串联连接；还设有与球阀（42）并联的球阀旁路管路；所述氨供应系统（4）通过并联的方式将氨水调节供应给脱硫塔（1）。
4.如权利要求1所述的氨法脱硫装置的自动加氨精准控制系统，其特征在于：所述循环系统（5）包括吸收循环段（51）和洗涤循环段（52）；所述吸收循环段（51）包括吸收循环泵（511）和吸收循环液pH计（512）；所述洗涤循环段（52）包括洗涤循环泵（521）和洗涤循环液pH计（522）；所述洗涤循环泵（521）和洗涤循环液pH计（522）管路连接；所述吸收循环泵（511）和吸收循环液pH计（512）管路连接；所述循环系统（5）通过管道与脱硫塔（1）连接。
5.如权利要求1所述的氨法脱硫装置的自动加氨精准控制系统，其特征在于：所述氨法脱硫装置的自动加氨精准控制系统内还设有DSC数据处理器（6）；所述DSC数据处理器（6）通过电信号分别与入口CEMS系统（2）、出口CEMS系统（3）、氨供应系统（4）的流量计（41）、开关阀（43）和调节阀（44）以及循环系统（5）的吸收循环液pH计（512）和洗涤循环液pH计（522）连接；所述洗涤循环泵（521）和吸收循环泵（511）的连接管路上设有加氨点。
6.一种自动精准加氨的氨法脱硫方法，具体步骤如下：
S1：采集入口烟气流量的数据、入口烟气中的SO2浓度的数据、出口烟气流量的数据、出口烟气中的SO2排放浓度的数据、加氨计量的数据以及循环液PH值的数据；
在脱硫塔烟气入口处设有入口CEMS系统（2）；所述入口CEMS系统（2）采集入口烟气流量的数据以及入口烟气中的SO2浓度的数据，并上传至DSC数据处理器（6）；
在脱硫塔烟气出口处设有出口CEMS系统（3）；所述出口CEMS系统（3）采集出口烟气流量的数据及出口烟气中的SO2排放浓度值的数据，并上传至DSC数据处理器（6）；
在脱硫塔外部设有氨供应系统（4）以及循环系统（5）；所述氨供应系统（4）上设有流量计（41）采集加氨计量的数据，并上传至DSC数据处理器（6）；
所述循环系统（5）上设有吸收循环液pH计（512）和洗涤循环液pH计（522）采集循环液PH值的数据，并上传至DSC数据处理器（6）；
S2：DSC数据处理器对上传的入口烟气流量的数据、入口烟气中的SO2浓度的数据、出口烟气流量的数据、出口烟气中的SO2排放浓度的数据、加氨计量的数据以及循环液PH值的数据进行计算；
DSC数据处理器（6）根据上传的入口烟气流量的数据、入口烟气中的SO2浓度的数据、出口烟气流量的数据、出口烟气中的SO2排放浓度的数据、加氨计量的数据以及循环液PH值的数据通过公式计算得出2脱除总量[1] 、[2] 、2的实际排放浓度[3] ；进而计算出理论[4] 、[5] 、[6] 及[7] ，[8] ；DSC数据处理器（6）根据计算得出的数据对获取的实际加氨量并积分、获取SO2脱除量并积分、获取脱硫塔出口SO2排放浓度并积分；
S3：DSC数据处理器将步骤2计算的将数据信息反馈至氨供应系统；实现自动精确加氨；
通过前馈及反馈双重控制，DSC数据处理器（6）将反馈信息至氨供应系统（4）；脱硫塔（1）需要脱除的SO2总量及脱硫塔出口SO2排放浓度满足环保标准作为反馈信号将信息反馈至氨供应系统（4）自动调节实际加氨量，自动调节吸收剂氨的实际流量，实现自动精准加氨。
7.根据权利要求6所述的自动精准加氨的氨法脱硫方法，其特征在于：采用净烟气SO2浓度排放死区降低调节阀的调节频次，所述净烟气SO2浓度排放死区定义为净烟气排放速率满足超低排放要求允许的SO2浓度波动范围；
当实际工况条件下入口烟气中SO2的总量与基准条件下入口烟气中SO2总量的差额不高于净烟气SO2浓度排放死区时，取前馈修正系数K10=0；当实际工况条件下出口烟气中SO2的排放速率与基准条件下出口烟气中SO2排放速率的差额不高于净烟气SO2浓度排放死区时，取反馈修正系数K20=0。
8.据权利要求6所述的自动精准加氨的氨法脱硫方法，具体的计算控制步骤：
(1) 入口CEMS系统（2）采集入口烟气的流量、入口烟气中的SO2浓度的数据上传至DSC数据处理器（6）；
出口CEMS系统（3）采集出口烟气的流量及出口烟气中的SO2排放浓度值的数据上传至DSC数据处理器（6）；
氨供应系统（4）采集加氨计量的数据上传至DSC数据处理器（6）；
循环系统（5）采集循环液PH值数据上传至DSC数据处理器（6）；
进出口CEMS中包含烟气含水量、含氧量、SO2总量、温度、压力的数据；
(2) 根据脱硫塔入口烟气中的SO2总量，计算理论加氨量前馈修正系数K10；
(3) 根据DCS系统显示的吸收液pH值，计算前馈吸收液pH值修正系数K11；
(4) 根据步骤2、3可以计算出前馈总修正系数值K1=K10×K11；
(5) 计算修正后的前馈理论加氨量V0；
(6) 根据DCS系统获取到的脱硫塔出口烟气的SO2浓度数据，计算理论加氨量反馈修正系数K20；
(7) 根据DCS系统显示的洗涤液pH值，计算反馈洗涤液pH值修正系数K21；
(8) 根据步骤6、7可以计算出反馈总修正系数值K2=K20×K21；
(9) 计算修正后的理论加氨量V1=V0×K1×K2；
(10)根据修正后的理论加氨量调节阀组，控制加氨流量为修正后的理论加氨量；
(11)根据DCS系统获取的实际加氨量并积分、获取SO2脱除量并积分、获取脱硫塔出口SO2排放浓度并积分，以便进行下一轮调节；
(12)氨供应系统（4）采用不同调节范围的阀组进行组合调节，提高控制精度，然后通过出口SO2排放浓度值作为反馈信号自动调节实际加氨量，实现自动精准加氨。
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