CN114534448A - 再生胺法脱硫装置烟气二氧化硫含量的优化控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了再生胺法脱硫装置烟气二氧化硫含量的优化控制方法，包括以下步骤：S1：实时检测烟气中二氧化硫的含量变化；S2：根据预设的二氧化硫工艺优化值，通过预设控制回路自动调整吸附塔中的贫胺液喷淋流量；S3：贫胺液喷淋流量的调整导致解析塔的胺液液位变化，实时检测解析塔的胺液液位；S4：根据预设的解析塔胺液液位工艺优化值，通过预设控制回路自动调整富胺液的循环流量，稳定解析塔胺液液位；S5：调整富胺液的循环流量会导致解析塔温度波动，实时检测解析塔温度；S6：通过预设控制回路自动调整加热解析塔的低温蒸汽气源流量，稳定解析塔温度。本发明的有益效果是使胺液循环量大大下降，从而节省循环电量和解析塔加热蒸汽量。
Description
技术领域
本发明涉及再生胺法脱硫技术领域，特别涉及一种自适应烟气二氧化硫含量的优化控制方法。
背景技术
再生胺吸收解吸工艺技术原理如下：吸收液对强酸根离子的吸收反应：
式中的X表示烟气中所代表的强酸根离子，如：CL-、NO3-及SO42-等，X-可提高吸收液的抗氧化能力及降低再生能耗，是其它湿法工艺不具备的特性之一。
对烟气中SO2的吸收过程：
该反应式表达吸收液对SO2的吸收过程，吸收剂对SO2的选择吸收能力要远强于其它种类吸收液，使得再生胺吸收解吸工艺对吸收液的循环量要求较低，大大降低了系统运行能耗。
吸收液再生(解吸)反应：
吸收液中对强酸根离子吸收产生的盐是一种热稳定性盐，不挥发、不可加热再生。一方面降低了解吸能耗，另一方面保证了SO2副产品的高纯度。
再生胺法脱硫工艺流程简介，如图1：
净化后的烟气首先进入胺液吸收塔，贫胺液（未吸收SO2的胺液）在吸收塔中吸收了SO2的形成富胺液（吸收SO2的胺液），通过富胺液输送泵，先送入贫富胺液热交换器，与SO2解吸塔外排的高温贫胺液进行换热，在解析塔顶部与顶部饱和SO2水蒸气进行热交换，将富胺液温度升高到102℃左右进入SO2解吸塔，充分利用了系统余热并降低了生蒸汽的耗量。
SO2解吸塔装填了两段规整填料以获得较高的传质效率和较低的压降。富胺液在塔内至上而下通过填料层，它与从塔底部上升的蒸汽接触。蒸汽提供的热量使吸收反应逆转并将SO2变回到气相（解吸工艺）。气态的SO2被蒸汽带着一同上升到塔顶并最后在SO2解吸塔顶部排出。
解吸塔塔底再生后的高温贫胺液通过贫胺液抽出泵送入贫富胺液热交换器，与吸收塔来的富胺液进行热交换，温度冷却至80℃左右。再通过贫胺液冷却器进一步冷却至45℃左右，通过贫胺输送泵送往SO2吸收塔进行SO2吸收。在贫胺液输送管道上设有支管将少部分胺液送往胺液过滤及净化部分。
如图2，现有技术中，净烟气没有实现二氧化硫检测，操作人员无法直观的确定吸收塔的二氧化硫吸收效果，只能通过贫胺液和富胺液的pH值偏差做大致的判断，由于pH值在胺液介质中检测准确度的问题，反馈有效性不佳。为防止二氧化硫排放超标，操作员须手工将贫胺液流量维持在一个工艺允许的最大量进行喷淋吸收，该贫胺液流量一般不做调整。同时，就算贫胺液流量稳定，由于胺液过滤和净化以及系统扰动等因素的影响，解析塔液位、解析塔温度等系统关键参数也会频繁变化不会保持不变。而现有技术中没有设置解析塔温度和液位的自动控制，需要操作员手工进行操作干预。因此操作员需要随时观察解析塔液位和温度的变化情况，手动调节富胺液流量和低温蒸汽阀门来进行控制。这样就存在以下弊端：解析塔液位和温度的变化情况属于中间值，无法准确反馈吸收效果；贫胺液循环量一直保持在比较大的的流量，而不是根据需要自动调整，造成很大浪费；解析塔液位和解析塔温度没有实现自动控制，需要操作人员手工干预，劳动强度大、控制精度差。
发明内容
本发明要解决的技术问题有以下几点：解析塔液位和温度的变化情况属于中间值，无法准确反馈吸收效果；贫胺液循环量一直保持在比较大的的流量，而不是根据需要自动调整，造成很大浪费；解析塔液位和解析塔温度没有实现自动控制，需要操作人员手工干预，劳动强度大、控制精度差，为此提供再生胺法脱硫装置烟气二氧化硫含量的优化控制方法。
本发明的技术方案是：再生胺法脱硫装置烟气二氧化硫含量的优化控制方法，包括以下步骤：
S1：实时检测烟气中二氧化硫的含量变化；
S2：根据预设的二氧化硫工艺优化值，通过预设控制回路自动调整吸附塔中的贫胺液喷淋流量，使脱硫装置能够自动进行流量优化；
S3：贫胺液喷淋流量的调整会导致解析塔的胺液液位变化，实时检测解析塔的胺液液位；
S4：根据预设的解析塔胺液液位工艺优化值，通过预设控制回路自动调整富胺液的循环流量，稳定解析塔胺液液位；
S5：调整富胺液的循环流量会导致解析塔温度波动，实时检测解析塔温度；
S6：通过预设控制回路自动调整加热解析塔的低温蒸汽气源流量，稳定解析塔温度。
上述方案中所述的步骤S1，具体包括：在烟气吸收塔烟气出口位置安装在线二氧化硫含量检测仪表，实时检测净化烟气中的二氧化硫含量并反馈到控制系统。
上述方案中所述的步骤S2，具体包括：通过预设的预测控制串级回路内回路，自动调整贫胺液循环泵的变频器，实现烟气吸收塔中贫胺液喷淋流量的控制；通过预设的预测控制串级回路外回路，自动调整烟气吸收塔中贫胺液喷淋流量，实现净化烟气中的二氧化硫含量的控制。
本发明的有益效果是1）引入净烟气二氧化硫反馈，可以实时在线了解吸收塔吸收效果；2）实现贫胺液循环喷淋量在线控制，可以根据烟气二氧化硫余量调整喷淋量，使胺液循环量大大下降，从而节省循环电量和解析塔加热蒸汽量；3）解析塔液位和温度回路实现自动控制，一方面稳定系统循环量，另一方面减少操作人员人工操作带来的不稳定；4）降低操作人员劳动强度，保证设备的长期平稳运行率。
附图说明
图1是再生胺法脱硫工艺流程图；
图2是再生胺法脱硫工艺控制过程流程图；
图3是本发明的工艺流程图；
图4是本发明的DCS工艺流程图：
图5是本发明的贫胺液流量反馈预设控制回路图；
图6是本发明的富胺液流量反馈预设控制回路图；
图7是本发明的解析塔温度反馈预设控制回路图。
具体实施方式
下面结合附图 ，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅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有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
如图3所示，S1：实时检测烟气中二氧化硫的含量变化；
S2：根据预设的二氧化硫工艺优化值，通过预设控制回路自动调整吸附塔中的贫胺液喷淋流量，使脱硫装置能够自动进行流量优化；
S3：由于再生胺法脱硫装置的胺液是不断循环的，贫胺液流量的调整会导致解析塔的胺液液位变化，实时检测解析塔的胺液液位；
S4：根据预设的解析塔胺液液位工艺优化值，通过预设控制回路自动调整富胺液的循环流量，稳定解析塔胺液液位；
S5：解析塔中的富胺液需要加热到110℃以上进行二氧化硫的解析重新变为贫胺液，调整富胺液流量会导致解析塔温度波动，实时检测解析塔温度；
S6：通过预设控制回路自动调整加热解析塔的低温蒸汽气源流量，稳定解析塔温度。
进一步的，步骤S1，具体包括：
在烟气吸收塔烟气出口位置安装在线二氧化硫含量检测仪表，实时检测净化烟气中的二氧化硫含量并反馈到控制系统。
进一步的，步骤S2，具体包括：
通过预设的预测控制串级回路内回路，自动调整贫胺液循环泵的变频器，实现烟气吸收塔中贫胺液喷淋流量的控制；
通过预设的预测控制串级回路外回路，自动调整烟气吸收塔中贫胺液喷淋流量，实现净化烟气中的二氧化硫含量的控制。
通过实现以上描述的自动控制，可以用烟气残余二氧化硫来实时调整贫胺液喷淋流量，所以实现了系统循环的自适应优化，对比循环量一直最大化的常规控制流程，大大节省了循环所需要的电能及热能消耗。
进一步的，步骤S3、S4，具体包括：
贫胺液和富胺液是在吸收塔—解析塔系统内往复循环的，调整贫胺液流量就会导致解析塔液位波动，S3、S4保持调整之后的循环动态平衡；
通过预设的预测控制串级回路内回路，自动调整富胺液循环泵的变频器，实现解析塔胺液循环流量的控制；
通过预设的预测控制串级回路外回路，自动调整解析塔胺液循环流量，实现解析塔液位的控制；
进一步的，步骤S5、S6，具体包括：
富胺液在解析塔中加热进行解析，释放其中的二氧化硫重新变为贫胺液，这一过程对解析塔内的温度有严格的要求，调整贫胺液和富胺液的循环流量，导致解析塔内温度波动；
通过预设的预测控制回路，自动调整低温蒸汽阀门，实现解析塔温度的控制。
预测控制串级回路属于串级控制系统在，串级控制系统在其结构上形成了两个闭环即预测控制串级回路内回路和预测控制串级回路外回路。
如图4所示，DCS工艺流程图，流程图左侧的“再生胺吸收塔”即为本专利中所描述的“吸附塔”，流程图右侧的“解析塔”即为本专利中描述的“解析塔”。贫胺液通过S200A/B这一组变频泵实现循环，富胺液通过S100A/B这一组变频泵实现循环。附图最右的FV104阀门是低温蒸汽阀，调整解析塔蒸汽供热。S1中实时检测烟气中二氧化硫的含量变化；系统中新加了测点“一吸塔尾气”，实时检测吸收塔出口烟气中的参与二氧化硫含量，并反馈到DCS系统。
S2中根据预设的二氧化硫工艺优化值，通过预设控制回路自动调整吸附塔中的贫胺液喷淋流量，使脱硫装置能够自动进行流量优化；如图5所示，串级控制内回路为泵变频—贫胺液流量回路，通过一主一备的循环泵（S200A/B）变频器调节贫胺液流量（FT2101）。
串级控制外回路为贫胺液流量—二氧化硫含量，通过贫胺液流量（FT2101）调节排放目标到设定值。
实现了以上自动控制后，当实测二氧化硫含量低于设定，就会调小贫胺液流量，当实测二氧化硫含量高于设定，就会调大贫胺液流量。一方面保证吸收塔尾气中的二氧化硫在工艺允许范围内，第二保证了过度循环喷淋造成的浪费。
S3中由于再生胺法脱硫装置的胺液是不断循环的，贫胺液流量的调整会导致解析塔的胺液液位变化，实时检测解析塔的胺液液位；
贫胺液泵是直接从解析塔抽取胺液的，因此调节贫胺液流量会导致解析塔液位（LI103）发生变化。
S4根据预设的解析塔胺液液位工艺优化值，通过预设控制回路自动调整富胺液的循环流量，稳定解析塔胺液液位；
如图6所示，串级控制内回路为泵变频—富胺液流量回路，通过一主一备的循环泵（S100A/B）变频器调节贫胺液流量（FT101）。
串级控制外回路为富胺液流量—解析塔液位，通过富胺液流量（FT101）调节解析塔液位（LI103）。
实现以上控制，稳定了调节贫胺液流量带来的解析塔液位扰动，稳定了工艺的同时降低了操作员劳动强度。
S5中解析塔中的富胺液需要加热到110℃以上进行二氧化硫的解析重新变为贫胺液，调整富胺液流量会导致解析塔温度波动，实时检测解析塔温度；
富胺液在解析塔中加热进行解析，释放其中的二氧化硫重新变为贫胺液，这一过程对解析塔内的温度有严格的要求，解析塔内的温度（TT103）直接与塔内液体容积、富胺液循环流量相关，贫富胺液同时调节时，会给TT103带来很大的扰动。
如图7所示，S6中通过预设控制回路自动调整加热解析塔的低温蒸汽气源流量，稳定解析塔温度。
实现低温蒸汽阀—解析塔温度控制回路，通过低温蒸汽阀门（FV104）调节解析塔内蒸汽通量，从而实现解析塔温度（TT103）的自动控制。
稳定了调节贫/富胺液流量带来的解析塔温度扰动，稳定了工艺的同时降低了操作员劳动强度。
上文中出现的预设的二氧化硫工艺优化值、预设的解析塔胺液液位工艺优化值是指根据经验预设的一个目标值，可以根据需要设置。
Claims (3)
1.再生胺法脱硫装置烟气二氧化硫含量的优化控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：实时检测烟气中二氧化硫的含量变化；
S2：根据预设的二氧化硫工艺优化值，通过预设控制回路自动调整吸附塔中的贫胺液喷淋流量，使脱硫装置能够自动进行流量优化；
S3：贫胺液喷淋流量的调整会导致解析塔的胺液液位变化，实时检测解析塔的胺液液位；
S4：根据预设的解析塔胺液液位工艺优化值，通过预设控制回路自动调整富胺液的循环流量，稳定解析塔胺液液位；
S5：调整富胺液的循环流量会导致解析塔温度波动，实时检测解析塔温度；
S6：通过预设控制回路自动调整加热解析塔的低温蒸汽气源流量，稳定解析塔温度。
2.如权利要求1所述的再生胺法脱硫装置烟气二氧化硫含量的优化控制方法，其特征在于，所述的步骤S1，具体包括：在烟气吸收塔烟气出口位置安装在线二氧化硫含量检测仪表，实时检测净化烟气中的二氧化硫含量并反馈到控制系统。
3.如权利要求1所述的再生胺法脱硫装置烟气二氧化硫含量的优化控制方法，其特征在于，所述的步骤S2，具体包括：通过预设的预测控制串级回路内回路，自动调整贫胺液循环泵的变频器，实现烟气吸收塔中贫胺液喷淋流量的控制；通过预设的预测控制串级回路外回路，自动调整烟气吸收塔中贫胺液喷淋流量，实现净化烟气中的二氧化硫含量的控制。
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