CN112791567A - 一种湿法脱硫浆液泵自动调速系统及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种湿法脱硫浆液泵自动调速系统及控制方法，该系统包括第一数据采集单元、主控制单元、pH值、烟气值设定单元，第二数据采集单元和调速系统；该系统的控制方法包括以下步骤，根据脱硫系统入口烟气SO2体积流量、出口烟气SO2体积流量，计算出湿法脱硫系统所需浆液量；利用PID控制策略，结合吸收塔浆液pH中间量和烟气修正系数，预测出所需浆液量；根据浆液泵特性曲线，生成对应的浆液泵转速值，经调速系统调节浆液泵转速，实现自动控制脱硫系统浆液供给量；上述技术方案中提供的湿法脱硫浆液泵自动调速控制方法，能有效解决手动控制浆液泵调速方式工作量大、精度和安全性难以保证以及能耗浪费严重的问题。

Description

一种湿法脱硫浆液泵自动调速系统及控制方法
技术领域
本发明涉及自动控制技术领域，具体涉及一种湿法脱硫浆液泵自动调速系统及控制方法。
背景技术
硫化物的存在对合成氨生产工艺、设备、产品质量都有严重的影响，因此需要脱除，且硫化物指标越低越好。气体脱硫方法可分为两类，一类是干法脱硫，一类是湿法脱硫。干法脱硫设备简单，但是反应速率较慢，设备比较庞大，且硫容量有限，常需多个设备切换操作。湿法脱硫是以脱硫剂为主体，脱硫及便于输送、且容易再生，同时还能回收有价值的硫磺，便于连续化和大规模生产，因此湿法脱硫使用较多。
湿法脱硫技术在实施过程中会用到浆液泵，现有的浆液泵是采用工频运行，无法进行调速，只能根据机组负荷、入炉煤种等参数，采用启停浆液泵来调节吸收塔供浆量。例如，若脱硫系统配备四台浆液泵，只能采用4-3-2-1的方式运行，该运行方式提供的供浆量根本无法精确匹配系统的需求。目前采用的主要调节方式仍然是手工控制方式通过调速系统对浆液泵进行调速，从而实现供浆量的手动控制。现有手动控制浆液泵调速方式在实际运行中存在以下缺陷：1.所有调速控制完全由运行值班员凭经验手动控制，运行值班员工作量较大；2.运行值班员主要调节依据是烟气出口硫含量，由于出口烟气硫含量是分析仪表，具有一定的延迟性，值班员在调节式需要完全凭经验作出判断，难以保证调节精度和安全性；3.出于安全性考虑，运行值班员会在远低于安全值区域进行调节，这样会造成系统调速节能效率低下，现场能耗浪费严重。因此，亟需设计一种新的技术方案，以综合解决现有技术中存在的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种湿法脱硫浆液泵自动调速系统及控制方法，能有效解决手动控制浆液泵调速方式工作量大、精度和安全性难以保证以及能耗浪费严重的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用了以下技术方案：
一种湿法脱硫浆液泵自动调速系统，包括第一数据采集单元、主控制单元，pH值、烟气值设定单元，第二数据采集单元和调速系统，第一数据采集单元采集脱硫系统入口烟气SO2体积流量和出口烟气SO2体积流量，pH值、烟气因素设定单元采集吸收塔浆液pH值，并设定烟气修正系数，主控制单元接收第一数据采集单元以及pH值、烟气因素设定单元采集到的数据，预测出湿法脱硫系统机组所需浆液量，之后根据预先录入的浆液泵特性曲线，得出浆液量对应的浆液泵转速值，主控制单元发送调速指令至调速系统，完成对浆液泵转速的自动控制；同时第二数据采集单元采集出口烟气SO2体积流量和吸收塔浆液pH值，主控制单元接收第二数据采集单元的数值，并与预设值进行对比，若接收值大于预设值，则主控制单元将自动控制转换为手动控制；反之不作处理。
上述湿法脱硫浆液泵自动调速系统的控制方法，包括以下步骤：
S1.计算出湿法脱硫系统机组负荷需要的浆液供给量；
S2.利用PID控制策略，结合吸收塔浆液pH中间量和烟气修正系数，预测出所需浆液量；
S3.根据浆液泵特性曲线，生成对应的浆液泵转速值，经调速系统调节浆液泵转速，实现自动控制脱硫系统浆液供给量；
其中，湿法脱硫系统所需浆液量是按照下式计算的：
Figure BDA0002860105770000021
式中：VFL为浆液体积流量；
Figure BDA0002860105770000022
为入口烟气折算体积流量；η1为湿法脱硫吸收率；d为浆液比重；η2为石灰石纯度；η3为石灰石利用率；FpH为pH值修正系数；FGAS为烟气修正系数。
其中，所述PID控制策略包括PID前馈和后馈方式；步骤S2的所需浆液量为浆液供给量以及浆液提前量之和。
最后，PID控制策略还包括安全保护机制，当出口烟气SO2值或吸收塔pH值超过设定值时，则系统切换至手动控制模式。
上述技术方案中提供的湿法脱硫浆液泵自动调速系统的控制方法，根据控制策略可以实现浆液泵的自动控制，除特殊情况外，无需人为干涉，大大减轻了运行值班员的劳动强度；同时采用PID前馈后馈控制方式，根据浆液泵历史运行建立档案数据库，实现根据机组负荷、入炉煤种实现精准控制，有效提高湿法脱硫系统的利用率和节能率。本发明在浆液供给量的基础上还预留了调节提前量，能够稳定保证系统的正常运行，大大提高脱硫系统的安全性。
另外在PID控制策略内采用Ymax因数控制，当出口烟气SO2值或吸收塔pH值超过设定值时，可以方便快捷地在手动和自动控制两种方式下切换，这样能够有效降低运行风险，保证系统的安全性。
附图说明
图1为本发明湿法脱硫浆液泵自动调速系统的结构框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行具体说明。应当理解，以下文字仅仅用以描述本发明的一种或几种具体的实施方式，并不对本发明具体请求的保护范围进行严格限定。
本发明采取的技术方案如图1所示，一种湿法脱硫浆液泵自动调速系统，包括第一数据采集单元、主控制单元，pH值、烟气值设定单元，第二数据采集单元和调速系统，第一数据采集单元采集脱硫系统入口烟气SO2体积流量和出口烟气SO2体积流量，pH值、烟气因素设定单元采集吸收塔浆液pH值，并设定烟气修正系数，主控制单元接收第一数据采集单元以及pH值、烟气因素设定单元采集到的数据，预测出湿法脱硫系统机组所需浆液量，之后根据预先录入的浆液泵特性曲线，得出浆液量对应的浆液泵转速值，主控制单元发送调速指令至调速系统，完成对浆液泵转速的自动控制；同时第二数据采集单元采集出口烟气SO2体积流量和吸收塔浆液pH值，主控制单元接收第二数据采集单元的数值，并与预设值进行对比，若接收值大于预设值，则主控制单元将自动控制转换为手动控制；反之不作处理。
上述湿法脱硫浆液泵自动调速系统的控制方法，包括以下步骤：
S1.根据脱硫系统入口烟气SO2体积流量、出口烟气SO2体积流量，计算出湿法脱硫系统所需浆液量；
S2.利用PID控制策略，结合吸收塔浆液pH中间量和烟气修正系数，预测出所需浆液量(浆液供给量以及浆液提前量之和)；
浆液供给量计算公式如下：
Figure BDA0002860105770000031
式中：VFL为浆液体积流量；
Figure BDA0002860105770000032
为入口烟气折算体积流量；η1为湿法脱硫吸收率；d为浆液比重；η2为石灰石纯度；η3为石灰石利用率；FpH为pH值修正系数；FGAS为烟气修正系数。
在此处还设置了Ymax控制因数，采集出口烟气SO2值和吸收塔PH值，设定安全阀值，一旦任何一项指标超过安全阀值，主控制单元对整个自动控制系统进行控制，立即从自动控制切换至手动控制，以保证系统安全运行。
S3.根据浆液泵特性曲线，生成对应的浆液泵转速值，经调速系统调节浆液泵转速，实现自动控制脱硫系统浆液供给量。
为了后续系统的稳定运行和继续开发，可以对历史记录进行存档分析，逐步提高修正系数的准确性，从而实现精准调节，提高系统利用率和节能率。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在获知本发明中记载内容后，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对其作出若干同等变换和替代，这些同等变换和替代也应视为属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种湿法脱硫浆液泵自动调速系统，其特征在于：包括第一数据采集单元、主控制单元，pH值、烟气值设定单元，第二数据采集单元和调速系统，第一数据采集单元采集脱硫系统入口烟气SO2体积流量和出口烟气SO2体积流量，pH值、烟气因素设定单元采集吸收塔浆液pH值，并设定烟气修正系数，主控制单元接收第一数据采集单元以及pH值、烟气因素设定单元采集到的数值，预测出湿法脱硫系统机组所需浆液量，之后根据预先录入的浆液泵特性曲线，得出浆液量对应的浆液泵转速值，主控制单元发送调速指令至调速系统，完成对浆液泵转速的自动控制；
同时第二数据采集单元采集出口烟气SO2体积流量和吸收塔浆液pH值，主控制单元接收第二数据采集单元的数值，并与预设值进行对比，若接收值大于预设值，则主控制单元将自动控制转换为手动控制；反之，则不作处理。
2.一种如权利要求1所述湿法脱硫浆液泵自动调速系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.计算出湿法脱硫系统机组负荷需要的浆液供给量；
S2.利用PID控制策略，结合吸收塔浆液pH中间量和烟气修正系数，预测出所需浆液量；
S3.根据浆液泵特性曲线，生成对应的浆液泵转速值，经调速系统调节浆液泵转速，实现自动控制脱硫系统浆液供给量。
3.根据权利要求2所述的湿法脱硫浆液泵自动调速系统的控制方法，其特征在于，湿法脱硫系统所需浆液量是按照下式计算的：
Figure FDA0002860105760000011
式中：VFL为浆液体积流量；
Figure FDA0002860105760000012
为入口烟气折算体积流量；η1为湿法脱硫吸收率；d为浆液比重；η2为石灰石纯度；η3为石灰石利用率；FpH为pH值修正系数；FGAS为烟气修正系数。
4.根据权利要求2所述的湿法脱硫浆液泵自动调速系统的控制方法，其特征在于：所述PID控制策略包括PID前馈和后馈方式。
5.根据权利要求2所述的湿法脱硫浆液泵自动调速系统的控制方法，其特征在于：PID控制策略还包括安全保护机制，当出口烟气SO2值或吸收塔pH值超过设定值时，则系统切换至手动控制模式。
6.根据权利要求2所述的湿法脱硫浆液泵自动调速系统的控制方法，其特征在于：步骤S2的所需浆液量为浆液供给量以及浆液提前量之和。
7.根据权利要求2所述的湿法脱硫浆液泵自动调速系统的控制方法，其特征在于：所述调速系统采用变频调速方式或永磁调速方式。
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