CN1289631A - 锅炉喷射固硫剂脱硫模糊控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及锅炉内喷射固硫剂脱硫的模糊控制方法,其步骤是:(1)计算首次固硫剂需要量;(2)确定定量给料装置转速;(3)计量定量给料装置给料量;(4)下料溜槽内保持料封料位;(5)确定密封给料螺旋转速;(6)确定压缩空气调节阀开度;(7)延时10至15分钟;(8)控制SO₂含量在下限和上限之间;本发明的好处是:实时跟踪SO₂含量控制,达到最佳的固硫剂量、压缩空气量,实现脱硫率最佳控制。

Description

锅炉喷射固硫剂脱硫模糊控制方法

本发明涉及燃煤锅炉烟气脱硫的控制方法，尤其是向锅炉内喷射固硫剂脱硫的模糊控制方法。

燃煤锅炉在燃烧过程中产生的烟气内含有大量SO₂气体，如果SO₂气体随烟气排放到大气中，将对环境造成严重的污染，向锅炉内适量喷射SM复合固硫剂与产生的SO₂发生反应是脱掉烟气中SO₂的有效方法，目前向炉内喷射固硫剂脱硫采用的方法是凭经验确定喷射固硫剂量和压缩空气量，以定量喷射，由于锅炉在燃烧过程中产生的SO₂量是在一定趋势下随机波动的，以固定量喷射很难达到理想的脱硫效果，且实现不了根据烟气中SO₂含量实时控制喷射量。

其技术不足为：

(1)当SO₂含量低时，固硫剂过量喷射，造成固硫剂浪费，运行成本高，经济性差，且增加燃料中灰份，对锅炉运行有一定影响；

(2)当SO₂含量高时，固硫剂欠量喷射，脱硫效果差；

(3)当SO₂含量低时，压缩空气量过高，冷风量过大，影响锅炉热效率，且过量喷射压缩空气增加运行成本，不经济；

(4)当SO₂含量高时，压缩空气量过低，达不到脱硫效果，且输送管路易堵塞。

本发明的目的是提供一种实时跟踪烟气中SO₂含量的锅炉喷射固硫剂脱硫模糊控制方法。

本发明的目的是这样实现的：

(1)在未向炉内喷射固硫剂之前，实测烟气中SO₂含量、锅炉给煤粉量、锅炉出力、排烟温度、炉内含氧量并输入计算机，计算机通过数学模型计算出首次固硫剂喷入的需要量；

(2)根据固硫剂喷入的需要量，计算机计算出定量给料装置的给料转速，再将给料转速转换成对应频率的电流信号，通过电流信号向给料装置变频调速控制柜设定转速；

(3)计量装置计量定量给料装置的给料量；

(4)下料溜槽内受高、低料位控制，保持料封料位；

(5)计算机实时跟踪计量装置的计量值，由计算机计算出密封给料螺旋的转速，再将转速转换成对应频率的电流信号，通过电流信号向密封给料螺旋变频调速控制柜设定转速；

(6)计算机根据实时跟踪的计量装置的计量值，按给定气固比值计算出压缩空气需要量，再根据预先输入计算机的压缩空气流量与调节阀开度关系曲线，确定压缩空气调节阀开度，同时，保证喷射压力在10～15Kpa；

(7)固硫剂喷入后，延时10至15分钟，待脱硫反应稳定后，再进行烟气中排放SO₂含量区间控制；

(8)在喷射固硫剂脱硫过程中，控制烟气中SO₂含量B在控制区间下限a₁和上限a₂之间；

①如检测到的烟气中SO₂含量B在a₁≤B≤a₂之内，保持现有的固硫剂喷入量和压缩空气输送量不变；

②如检测到的烟气中SO₂含量B偏离控制区间，B＞a₂或B＜a₁，通过模糊控制方法进行偏差修正，并逐步调节进入控制区间；

将检测烟气中SO₂含量B与0．5(a₁+a₂)比较，计算偏差值△Q，△Q进入模糊控制规则表寻找SO₂含量对应的定量给料装置电流信号经验值m，模糊控制规则表可以人工修正，计算机按(0．4～0．8)m△Q的步伐改变定量给料装置给料的电流信号，增加或减少固硫剂量，再根据气固比确定压缩空气量，逐步逼近控制区间，当检测到的烟气中SO₂含量B进入控制区间a₁≤B≤a₂后，停止修正调节；

③增加或减少给料量完毕后，延时30秒，待脱硫反应稳定后重复上述判断，烟气中SO₂含量在控制区间，系统停止调节，以此时给料量恒定给料，否则，重复上述的调节。

本发明的好处是：

实时跟踪烟气中SO₂含量，从而达到喷入炉内的固硫剂量、压缩空气量最佳，实现脱硫率的最佳控制，最经济方式运行，进入炉内的冷风量最合适，对锅炉热效率影响最小。

下面结合实施例对本发明进一步详细说明：

实施例1：

(1)实测烟气中SO₂的含量、锅炉给煤粉量、锅炉出力、排烟温度、炉内含氧量，计算机通过数学模型计算出首次喷射固硫剂的需要量；

①通过专家控制器对煤种进行选择，专家控制器是预先录入计算机内的该锅炉可能燃烧的全部煤种的煤质分析资料(C^y、H^y、O^y、N^y、S^y、W^y)：

②通过数学模型计算出每公斤煤燃烧产生的标准状态下烟气量V_y(Nm³／kg)；

即：V_y=0．01866C^y+0．007S^y+0．008N^y+0．0124W^y+0．111H^y+1．0161αV_o-0．21V_o+1．244G_wh(Nm³／kg)

其中：C^y、S^y、N^y、W^y、H^y为电厂燃煤化验单中的分析基，

α为过剩空气系数(根据氧化锆检测仪测得的含氧量计算出α，

α=21／(21-A)，A为检测的含氧量)。

V_o为理论空气需要量，V_o=0．0889K_y+0．265H^y-0．0333O^y(Nm³／kg)

K_y=C^y+0．375S^y

G_wh为雾化燃油用蒸汽重量(只烧煤时不用雾化燃油用蒸汽G_wh=0)

V_y为一公斤煤产生烟气的容积(一公斤煤在α＞1的情况下完全燃烧时的烟气容积)

③根据实测的锅炉煤粉给量G(kg／h)，计算出每小时产生的标准状态下烟气总量V₁(m³／h)；

V₁=V_y×G(Nm³／h)

④上述计算的烟气量为标准状态下的体积，将其转换为实测排烟温度(T₂)下的体积

V₂=(V₁×T₂)／273(m³／kg)

⑤根据检测的烟气中SO₂含量B(ppm值)、每小时锅炉产生的烟气量V₂，计算出锅炉每小时SO₂的排放量Q(kg／h)；

Q=V₂×B×2．86÷10^-6(kg／h)

⑥根据锅炉每小时SO₂的排放量Q，可计算出炉内S的产生量Q₁(kg／h)

Q₁=0．5×Q(kg／h)

⑦根据检测的锅炉出力，通过预先输入计算机内的锅炉出力-最佳钙硫比曲线，确定该锅炉出力下的最佳钙硫比(CaO／S)K₁。

⑧根据K₁、Q₁，确定CaO的需要量Q₂(kg／h)。

Q₂=56×Q₁×K₁÷32

⑨根据Q₂量，确定出固硫剂喷入的需要量Q_A

Q_A=K₂×K₃×100×Q₂÷56

K₂取0．9-0．98；

K₃取0．85-0．95

(2)根据数学模型计算出的固硫剂喷入的需要量Q_A(kg／h)，计算机计算出定量给料装置的给料转速(n₁)，并将给料转速转换成对应频率的电流信号，以4-20mA的电流信号向给料装置变频调速控制柜设定转速(定量给料装置的转速调节为变频调速)；

n₁=Q_A×Z_il×60×W₁

n₁为定量给料装置电机转速(r／min)；

Z_i1为定量给料装置机械传动变比；

W₁为定量给料装置每转下料量的标定值(kg／r)；

F_G1=(20×n₁)／n_e

F_G1为计算机向给料装置变频调速控制柜设定的转速控制电流信号

n_e1为给料装置传动电机的额定转速

(3)定量给料装置将料给入计量装置，该装置对给料量进行准确计量(计量量为Q_w2)。然后料进入下料溜槽，在下料溜槽内受高、低料位控制，保证一定的料封料位后，料进入密封给料螺旋；

(4)计算机实时跟踪计量装置的计量值Q_w2，计算出密封给料螺旋电机转速n₂，

n₂=(Q_w2×Z_i2)／(60×W₂)(r／min)

n₂为密封给料螺旋电机转速(r／min)；

Z_i2为密封给料螺旋传动变比；

W₂为密封给料螺旋每转下料量的标定值(kg／r)；

计算机将密封给料螺旋排料转速转换成对应频率的电流信号，以4-20mA的电流信号向密封给料螺旋变频调速控制柜设定转速(密封给料螺旋的转速调节为变频调速)；

F_G2=(20×n₂)／n_e2

F_G2为计算机向给料装置变频调速控制柜设定的转速控制电流信号

n_e2为密封螺旋传动电机的额定转速

(5)计算机根据计量装置计量的固硫剂量实际给料量Q_w2、气力输送的气固比K₄，确定压缩空气的需用量Q_w3(m³／h)；

Q_W3=K₄×Q_W2(m³／h)

K₄取0．95-1．2

(6)在保证10-15Kpa喷射压力的前提下，根据压缩空气的需用量Q_W3及预先输入计算机内的压缩空气流量与调节阀开度曲线关系，确定压缩空气调节阀的开度设定值，由计算机实时调节调节阀的开度，以适量的压缩空气量将固硫剂喷射到锅炉内；

(7)延时10至15分钟，待脱硫反应稳定后，烟气中SO₂含量进行区间控制；

(8)在喷射固硫剂脱硫过程中，控制烟气中SO₂含量B在控制区间下限380(ppm)和上限420(ppm)之间；

①如检测到的烟气中SO₂含量B在380ppm≤B≤420ppm之内，保持现有的固硫剂喷入量和压缩空气输送量不变；

②如检测到的烟气中SO₂含量B偏离控制区间，B＞420ppm或B＜380ppm，通过模糊控制方法进行偏差修正，并逐步调节；

将检测烟气中SO₂含量B与0．5×(380+420)ppm比较，计算偏差值△Q，△Q进入模糊控制规则表(即模糊算法器)寻找SO₂含量对应的定量给料装置电流信号经验值m，模糊控制规则表可以人工修正；

即：当SO₂含量B＞420ppm或B＜380ppm时，计算机按0．618m△Q(△Q为变量)的步伐来改变定量给料装置的电流信号，增加或减少固硫剂量下料量，压缩空气调节阀根据计量装置的实时计量值，按气固比跟踪调节，SO₂含量逐步逼近控制区间，当检测到的烟气中SO₂含量B进入控制区间380ppm≤B≤420ppm后，停止修正调节，以此时给料量恒定给料。

定量给料装置的电流信号：

F_G1(i+1)=F_G1(i)+0．618×m×△Q(mA)

F_G1为定量给料装置的电流信号

m为△Q进入模糊控制规则表寻找的经验对应值

△Q为检测烟气中SO₂含量值与0．5×(380+420)ppm比较值③增加或减少给料量完毕后，延时30秒，待脱硫反应稳定后重复上述判断，烟气中SO₂含量在控制区间，系统停止调节，以此时给料量恒定给料，否则，重复上述的调节。

实施例2：

在上述的控制中，在喷射固硫剂脱硫过程中，控制烟气中SO₂含量B在控制区间下限380(ppm)和上限420(ppm)之间；

①如检测到的烟气中SO₂含量B在380ppm≤B≤420ppm之内，保持现有的固硫剂喷入量和压缩空气输送量不变；

②如检测到的烟气中SO₂含量B偏离控制区间，B＞420ppm或B＜380ppm，通过模糊控制方法进行偏差修正，并逐步调节；

将检测烟气中SO₂含量B与0．5×(380+420)ppm比较，计算偏差值△Q，△Q进入模糊控制规则表(即模糊算法器)寻找SO₂含量对应的定量给料装置电流信号经验值m，模糊控制规则表可以人工修正；

即：当SO₂含量B＞420ppm或B＜380ppm时，计算机按0．5m△Q(△Q为变量)的步伐来改变定量给料装置的电流信号，增加或减少固硫剂量下料量，压缩空气调节阀根据计量装置的实时计量值，按气固比跟踪调节，SO₂含量逐步逼近控制区间，当检测到的烟气中SO₂含量B进入控制区间380ppm≤B≤420ppm后，停止修正调节，以此时给料量恒定给料。

定量给料装置的电流信号：

F_G1(i+1)=F_G1(i)+0．5×m×△Q(mA)

F_G1为定量给料装置的电流信号

m为△Q进入模糊控制规则表寻找的经验对应值

△Q为检测烟气中SO₂含量值与0．5×(380+420)ppm比较值

③增加或减少给料量完毕后，延时30秒，待脱硫反应稳定后重复上述判断，烟气中SO₂含量在控制区间，系统停止调节，以此时给料量恒定给料，否则，重复上述的调节。

Claims (3)

1．一种锅炉喷射固硫剂脱硫模糊控制方法，其特征在于：(1)未向炉内喷射固硫剂之前，实测烟气中SO₂含量、锅炉给煤粉量、锅炉出力、排烟温度、炉内含氧量并输入计算机，计算机通过数学模型计算出首次固硫剂喷入的需要量；(2)根据固硫剂喷入的需要量，计算机计算出定量给料装置的给料转速，再将给料转速转换成对应频率的电流信号，通过电流信号向给料装置变频调速控制柜设定转速；(3)计量装置计量定量给料装置的给料量；(4)下料溜槽内受高、低料位控制，保持料封料位；(5)计算机实时跟踪计量装置的计量值，计算机计算出密封给料螺旋的转速，再将转速转换成对应频率的电流信号，通过电流信号向密封给料螺旋变频调速控制柜设定转速；(6)计算机根据实时跟踪计量装置的计量值，按给定气固比值计算出压缩空气需要量，再根据预先输入计算机的压缩空气流量与调节阀开度关系曲线，确定压缩空气调节阀开度，同时，保证喷射压力在10～15Kpa；(7)固硫剂喷入后，延时10至15分钟，待脱硫反应稳定后，进行烟气中排放SO₂含量区间控制；(8)在喷射固硫剂脱硫过程中，控制烟气中SO₂含量B在控制区间下限a₁和上限a₂之间；①．如检测到的烟气中SO₂含量B在a₁≤B≤a₂之内，保持现有的固硫剂喷入量和压缩空气输送量不变；②．如检测到的烟气中SO₂含量B偏离控制区间，B＞a₂或B＜a₁，通过模糊控制方法进行偏差修正，并逐步调节进入控制区间；将检测烟气中SO₂含量B与0．5(a₁+a₂)比较，计算偏差值△Q，△Q进入模糊控制规则表，寻找SO₂含量对应的定量给料装置电流信号经验值m，模糊控制规则表可以人工修正，计算机按(0．4～0．8)m△Q的步伐来改变定量给料装置的电流信号，增加或减少固硫剂量，再根据气固比确定压缩空气量，逐步逼近控制区间，当检测到的烟气中SO₂含量B进入控制区间a₁≤B≤a₂后，停止修正调节；③增加或减少给料量完毕后，延时30秒，待脱硫反应稳定后重复上述判断，烟气中SO₂含量在控制区间，系统停止调节，以此时给料量恒定给料，否则，重复上述的调节。

2．根据权利要求1所述的锅炉喷射固硫剂脱硫模糊控制方法，其特征在于：模糊控制方法进行偏差修正，计算机按0．618m△Q的步伐来改变定量给料装置的电流信号。

3．根据权利要求1所述的锅炉喷射固硫剂脱硫模糊控制方法，其特征在于：模糊控制方法进行偏差修正，计算机按0．5m△Q的步伐来改变定量给料装置的电流信号。