CN206115295U - 一种全自动脱硫脱硝中和液pH值监测控制系统 - Google Patents

Abstract

一种全自动脱硫脱硝中和液pH值监测控制系统，包含pH值监测系统和自动搅拌给料系统、PLC控制系统三部分。其中PH值监控系统原料、浆料，尾料的pH值监测，还包含pH值探针的气动机械手，气动机械手保护延长了pH值传感器使用寿命，为自动化系统的稳定运行提供了保障；自动搅拌给料系统包含以料位计控制温度料仓的备料和以叶轮搅拌的水池，浆液的pH、密度、液位，石灰石浆液的质量分数合理控制；该设备采用pH值监测控制给料、pH值、循环泵，同时具有人机互动实时输出pH值和气体指标数据的功能，改变了传统人工管理的局面，可极大降低超标排放事故。实现了脱硫设备的全自动管理，节约了人工管理成本。

Description

一种全自动脱硫脱硝中和液pH值监测控制系统

技术领域

本实用新型所述涉及一种监测控制系统，特别是涉及一种钢铁厂、燃煤火电厂的湿法烟气脱硫处理的全自动pH值监控调节设备。

背景技术

随着工业持续高速发展，我国的燃煤消耗量成为世界第一，由此带来硫、氮氧化物等有害物质的大量排放，因SO₂排放造成的环境污染问题日益突出。过量的二氧化硫、氮氧化物形成了大面积的酸雨，目前我国西南、华南等地出现大面积的酸雨，已成为继北美、欧洲之后的世界第三大酸雨区，酸雨是当今世界三大环境问题之一。由于燃料产生的烟气中SO₂是形成酸雨的主要原因，世界各国都把烟气脱硫作为控制SO₂污染、防治酸雨危害的主要技术手段。

为控制以SO₂排放为主造成的酸雨污染，我国新的大气污染防治法已颁布二氧化硫排放收费制全面推行。2003年国家环保总局规定新建火电厂必须配套安装脱硫设备，火电厂烟气脱硫方法多种多样，其中湿法烟气脱硫技术具有较高的脱硫效率，目前在国内各大中小企业已经得到了普遍应用。

该湿法烟气脱硫技术系统组成大致为：（1）石灰石储运系统、（2）石灰石浆液制备及供给系统、（3）烟气系统、（4）SO₂吸收系统、（5）石膏脱水系统、（6）石膏储运系统、（7）浆液排放系统、（8）工艺水系统、（9）压缩空气系统、（10）废水处理系统、（11）氧化空气系统、（12）电控制系统。湿法烟气脱硫工艺为成熟工艺，是以石灰石浆作为洗涤吸收剂，整个脱硫过程分为两个阶段进行，即上回路与下回路。两个阶段合成在一个吸收塔内。石灰石浆可单独引入上下回路，烟气沿切线方向进入吸收塔下回路，被冷却到烟气饱和温度，同时部分SO₂被石灰石吸收生成石膏(CaSO₄·2H₂O)。冷却的烟气进入吸收塔上回路的喷雾区，经充分洗涤，达到SO₂的最大吸收率，SO₂转化为亚硫酸钙，经空气氧化后最终吸收产物为硫酸钙晶体(石膏)浆液，含固量为15%。经脱水后，可根据应用要求形成商用石膏或抛弃型石膏。该工艺的特点是上下回路的pH值分别控制，上回路pH值(5.8-6.5)较高使SO₂的去除率达到最大，下回路的pH值(4-5)较低，使石灰石易于溶解，吸收剂利用率提高，成本降低，系统脱硫效率可达95%，因此该方法工艺重点和难点均为pH值控制，因此本实用新型所述发明提供一种全自动pH值监控及调节的脱硫设备具有重大的现实意义和实用经济价值。

发明号201210271760.7，陈彪等人于2013年介绍了一种脱硫系统石灰石浆液pH值控制方法，该工艺方法为本申请实施例公开了一种脱硫系统石灰石浆液 pH 值控制方法。该方法包括：根据进入吸收塔的 SO₂的质量流量获取供浆流量理论值；根据 SO₂的质量流量与 pH 初值之间的函数关系确定进入吸收塔的 SO2的质量流量对应的 pH 初值，将该 pH初值和当前测定的石灰石浆液 pH 值进行比较得到供浆流量修正值；所述函数关系是在满足预定脱硫效率条件下通过对进入吸收塔的 SO₂的质量流量与吸收塔内石灰石浆液的实际pH值间的映射数据事先拟合而成；根据所述供浆流量修正值对供浆流量理论值进行修正；根据修正后的供浆流量值控制石灰石浆液的实际供浆量。本实用新型所述的PH值监测及自动控制方式是采用提供稳定的pH值的设备及工艺方式，其控制方式也非以SO₂的质量流量为基准，这是由于在炼钢厂，发电厂得实际生成中，烟气的排放量并非是稳定的数值，具有阶段性的特点，因此本实用新型发明采用PID模块控制的方式，以实时控制pH值数值达到目标数值为基准，依据基准数值的差距控制物料的进给速度，从而控制SO₂的质量流量，与该发明在控制实施方式和原理存在明显区别。

发明号201420322646.7邓东林等人介绍了一种pH 值安全自动调节装置，包括两块电导率仪表，一个计量泵，一个控制箱，一个溶药箱，里面装有NaOH溶液，通过计量泵和输液管将NaOH溶液打入发电机内冷水循环系统，由两块电导率仪表的信号通过控制箱控制计量泵的启动或者停止。该发明具有一定的借鉴意义，但该发明不适用于脱硫领域，本实用新型所述的控制方法，原料，应用场合均和该发明存在明显的区别。

发明号01310567570.4李九林介绍了一种烟气脱硫脱硝的装置，该利用露点温度脱硫脱硝的工艺装置，利用露点温度结露的原理，在促凝剂的促凝作用下，吸收钢铁厂、炼焦厂、电厂烟气中的二氧化硫、氮氧化物，收集得到二氧化硫水溶液、亚硝酸水溶液，使烟气中的二氧化硫含量低于 50mg/m3以下。其中二氧化硫水溶液运用到二氧化硫水溶液曝气溢出二氧化硫的设备中。该发明所实施对象和功能和本发明相同，但实施工艺，控制方式有着明显的区别。

发明号201410591969.0杨莹莉等人介绍了一种烧结烟气脱硫脱硝方法，包括在SDA吸收塔内利用软锰矿粉对烧结烟气进行脱硫脱硝处理。本实用新型所述利用软锰矿粉的氧化性，将烧结烟气中的硫化物、氮氧化物氧化，从而脱除烧结烟气中的硫和硝。本实用新型所述将软锰矿粉制成浆液，并经过SDA 吸收塔中旋转雾化器的雾化，可以与做螺旋状运动的烧结烟气充分接触，充分脱除烧结烟气中的硫和硝。除尘处理后的粉尘中包含未反应的软锰矿粉，将部分粉尘返回浆液池，循环利用。该发明将软锰矿粉制成浆液与本实用新型所述将石灰搅拌做成浆液类似，但后续该发明采用雾化的方法脱硫，而本发明采取控制浆液的pH值进行脱硫，实施方式和控制方式有着明显的不同。

发明号201510276877.8张宗席等人介绍了一种脱硫脱硝自动控制系统，包括：自动控制系统由烟气传感器、粉体输送装置、料仓料位检测装置和上位监控机组成，PLC 控制柜与上位监控机通信连接，上位监控机用于监控和显示整个自动控制系统的状态；粉体输送装置按照催化剂的送入量与烟气中氮硫含量成正比的关系，向烟筒中输入催化剂，当催化剂超过低料位或高料位时，可发出报警信息，以提醒工作人员添加物料；当催化剂的成分不满足对烟气的脱硫脱硝处理后，发出报警信息，以便采取措施。该发明在一定程度上实现了自动化控制，但控制方式还没有完全实现自动化，需要人工参与；而本实用新型所述中通过控制浆液的pH值间接反馈了烟气中含硫量的关系，并通过该值控制物料的自动添加和输送，从而实现了全自动化，与该发明有着明显的不同。

多方专家测试，当从国内发明检索得出国内还没有全自动控制pH值从而实现脱硫的工艺，这是因为石灰石湿法脱硫运行工艺过程中需要控制的参数相当多，如浆液的 pH、密度、液位，石灰石浆液的质量分数等，具有相当多的难题。难题一：pH值传感器无法长期适用于碱性环境，尤其是高碱性环境，长期使用导致损坏，因此该状况导致了通过pH值直接控制浆液和脱硫的难题，而国外的pH值传感器价格高昂，接近一万RMB，使用寿命仅几个月，国产的价格较低，使用寿命更低。难题二：全自动控制料浆的pH值得自动给料，搅拌，液位，石灰石的活性，细度；这些参数从全方位的传感器技术和自动化控制技术外，还需料浆的pH值数据实施反馈，目前通用的做法为探测硫氮的含量及质量分数，虽然该方式一定程度上可以反馈脱硫的效率，但是具有滞后性，当指标不合格的时候，已经违法了国家标准，将受到高额行政处罚；其次该测试无法直接反馈料浆的pH值，该值直接与脱硫效率挂钩，往往报警后再处理，也很难控制合适的物料的添加和输送，往往仓促添加，更无法保障石灰石的活性，细度等参数。因此本实用新型所述发明的应用将极大改善现有钢铁厂、燃煤火电厂的湿法烟气脱硫处理，同时本发明所需投资低，见效快，具有较高的经济价值，可以节约人力和减少违规排放的事故率，因此具有广阔的发展和应用空间，并具有较好的经济效益。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种全自动脱硫脱硝中和液pH值监测控制系统，该系统自动为气缸带动pH值传感器每固定时间测试pH值，通过接近开关反馈PH传感器的位置，通过磁性开关控制气缸的升降，从而保护pH值传感器，使其检测后脱离碱性溶液并移动至弱酸性溶液进行中和。

本实用新型所述的目的是通过以下技术方案实现的：

一种全自动脱硫脱硝中和液pH值监测控制系统，所述系统包括pH值监测系统、自动搅拌给料系统、PLC控制系统三部分；自动搅拌给料功能层面包含给料系统，搅拌系统；PLC控制包含自动控制和人机互动系统；pH值监测系统包含原料的pH值传感器、浆液的 pH传感器、尾料的pH值传感器，水泵循环系统，气动机械手构件；pH值传感器包含两组以上pH值探针、两组以上控制器；气动保护机械手包括四组以上接近开关、保护罩，两组以上直线气缸、两组以上双工位气缸、四组以上磁性开关；自动搅拌给料系统包含给料系统和搅拌系统；搅拌系统由架体，搅拌电机，叶轮构成；气路控制装置包含横移气缸和双作用气缸，气动三联件、减压阀、电磁阀；液路控制系统包含循环水泵，阀组，流量计；PLC为西门子S7-200。

所述的一种全自动脱硫脱硝中和液pH值监测控制系统，所述PLC控制系统包含自动控制和人机互动系统；自动控制装置由电气控制、气动控制、液位控制器构成。

所述的一种全自动脱硫脱硝中和液pH值监测控制系统，所述电气控制系统包含电源，开关，报警蜂蜜器，漏电保护，电控箱，PLC，触摸屏构成。

本实用新型所述的优点与效果是：

本实用新型全自动脱硫脱硝中和液pH值监测控制系统包含原料供给，进料pH值监测，浆液pH值监测，尾料pH值监测，控制系统，人机互动等多方面，改善了环境，改变了传统人工管理的局面，可极大降低超标排放事故。

1、实现了脱硫设备的全自动管理，节约了人工管理成本。

2、实现了脱硫工艺所涉及的浆液的 pH、密度、液位，石灰石浆液的质量分数合理控制，提高了脱硫效率，节约了维护成本。

3、气动机械手保护延长了pH值传感器使用寿命，为自动化系统的稳定运行提供了保障。

附图说明

附图1为本实用新型所述的全自动脱硫脱硝中和液监测控制系统结构示意图；

附图2为pH值监测架构结构示意图；

附图3为浆液给料架构示意图

附图4为智能控制系统架构示意图；

附图5为pH值传感器气动保护结构图；

附图6为自动给料结构图；

附图7为搅拌机构结构图。

具体实施方式

下面结合附图所示实施例，对本实用新型所述作进一步详述。

一种全自动脱硫脱硝中和液pH值监测控制系统，包含PH值监测系统和自动搅拌给料系统、PLC控制系统三部分。

其中pH值监测系统主要如下：视脱硫系统规模采用2组以上PH值传感器，4组以上接近开关，保护罩，2组以上直线气缸，2组以上双工位气缸，4组以上磁性开关。其实施方式为由气缸带动pH值传感器每固定时间测试pH值，固定时间视规模为5-30min；通过接近开关反馈pH传感器的位置，通过磁性开关控制气缸的升降，从而保护pH值传感器，使其检测后脱离碱性溶液并移动至弱酸性溶液进行中和，使得pH传感器使用寿命大大增加，同时减少了运营事故。通过PLC设置PID数值控制浆液的成分。

自动搅拌给料系统主要如下：视脱硫系统规模采用石灰石称重给料机1台以上，球磨机1台以上，振动给料机1台以上；备料仓1个以上，螺旋送料装置1个以上，储料池1个以上；螺旋搅拌机1台以上；石灰石浆液旋流器1套以上，液路系统1套；料位计，液位计，pH值传感器1组以上。其实施方式如下：通过料位计控制石灰石称重给料和球磨机研磨，使得料仓的物料始终保持在一定的位置，这样为后续的稳定供料提供了保障；通过液位计控制液路系统的进水从而给储料池备水，给料后搅拌机连续开动给储料池备料，通过PH值控制料浆的供给，从而实现自动化搅拌给料。

PLC控制系统：由于工作环境恶劣，因此设定为全自动运行，人员只保留在处理报警事故。控制系统视规模选择西门子S7-200、S7-300、S7-400、S7-1500，配有专门电控箱配置专门电控、气控、液控阀组，具有触摸屏可以实时人机互动，实时显示其下属的各设备状态信息，使用时间，PH数值记录，实现了智能化一体化作业。

为详细阐述本实用新型所述的实施方式，本实用新型所述取了其中典型的示例过程作为本发明实施方案依据参考，具体如下：

实施实例1至8分别代表全自动脱硫脱硝中和液监测控制系统实施方案依次如下：

实施例1：实例1为本实用新型所述的脱硫监测设备：如图1所示本实用新型所述的脱硫监测设备依据功能进行划分，包含pH值监测系统和自动搅拌给料系统、PLC控制系统三部分。其中pH值监测系统功能层面包含原料的pH值、浆液的 pH、尾料的pH值；自动搅拌给料功能层面包含给料系统，搅拌系统；PLC控制包含自动控制和人机互动系统。

实施例2：本实用新型所述的所示的pH值监测架构如图2所示，包含原料的pH值、浆液的 pH、尾料的pH值，水泵循环系统，气动机械手结构。其中pH探头包含探讨传感器和控制器，如某电厂采用的pH值传感器探头为哈希的6028，则其对应的控制器为SCD200，pH值仪表每隔15min测试pH值一次，其测试值由线路连接至控制表，由控制表依据pH值数值反馈给PLC。水泵循环系统值数个水泵循环输送浆液至吸收塔进行脱硫作业，降低硫含量，本例中按照国家规定需将硫含量低于50mg/m³。由于强碱性液体容易腐坏浸入式pH探头，因此本实用新型所述针对性的提出其pH值传感器气动保护装置。图5为某电厂的传感器气动保护装置，其结构主要如下：安装架板，双控制双行程气缸（50+150mm），连接件，支撑导轨，横移气缸行程60-70mm，弱酸性清洗筒，4个欧姆龙接近开关、屏蔽式7mm，气路系统，电磁阀等组成，其动作控制原理如下：初始状态后，依据设定的时间间隔（如1小时），此时双控制双行程气缸向上升起50mm，此时接近开关1和2反馈信号消失（注如果是仅有一个反馈信号，那么就有一个开关损坏会报警一定时间）横移气缸开始动作，此时接近开关3和4反馈信号消失（注如果是仅有一个反馈信号，那么就有一个开关损坏会报警一定时间）横移气缸将弱酸性清洗筒移开，移开到位置后由接近开关5和6同时反馈信号，（注有一个信号就确认到位，但会报警一定时间，需要更换开关），系统接到信号后，控制双控制双行程气缸移动，向下伸出50+150mm后浸入水中进行测试，测试30S后，控制双行程气缸缩回200mm到初始位置，缩回过程中接近开关1和2如同时反馈信号后2S内又消失信号，则横移气缸将伸出60-70mm将弱酸性清洗筒送回到指定位置后，接近开关3和4给出确认信号，那么双控制双行程气缸开始最后一个动作，气缸下降50mm将pH检测仪的探头伸入弱酸性清洗筒内保护。这样操作，pH检测仪的探头由于受池中碱性腐蚀时间极短，且很快被中和，因此其使用寿命将得到极大的延长。

实施例3：实例3为浆液给料架构示意图：如图3所示，石灰石浆液制备系统提供合格的石灰石吸收剂浆液，是脱硫的根本，需要针对浆液的 pH、密度、液位，石灰石浆液的质量分数合理控制，保护给料系统和搅拌系统。本例中给料系统为石灰石浆液制备系统将以一定的流量提供产品给石灰石浆液箱，首先通过备料仓的料位传感器反馈提供信号，通过石灰石称重给料机按反馈的设定值提供相同的流量的石灰石，至球磨机根据连续连续数小时研磨，合格的粒度通过振动给料机供给给备料仓，从而保障了备料仓中永远有一定的储料，备料仓中物料通过图中为700X600的料箱，通过螺旋管内径76输送至原料水池中，如图6所示。本例中搅拌搅拌装置如图7所示由架体，搅拌电机，叶轮构成。数模中1mX1m的碱性入料池子需要300mm直径的叶轮和0.75kw的电机，安装用槽钢架安装固定于原料小池子上方，当接收到电控需要增加pH值的信号时，送料装置开始送料一定时间后停止，本例最大供给为100kg/h。

实施例4：实例4为PLC控制系统：如图4所示，PLC控制系统包含自动控制和人机互动系统。其中本例中自动控制电气控制系统包含电源，开关，报警蜂蜜器，漏电保护，电控箱，PLC构成，触摸屏的等构成，其中信号源有PH传感器信号、料位传感器信号，接近开关信号、磁性开关信号；气路控制系统包含横移气缸和双作用气缸，气动三联件（如气源已经过滤可以直接采用减压阀），主要由二位五通单电控电磁阀控制机械手臂和横移气缸的伸出和缩回，气源采用0.4MPA，工作气压可选为0.5MPA-0.8MPA；液路控制系统包含各循环水泵，阀组，流量计等，本例中依据输出点位为40个，所选用的PLC为S7-300。人机互动功能有：气体指标读取与上传，pH数据读取与上传。通过基于PLC控制的传感器实时监测设备运行和设备报警系统使得设备的实现了自动化作业，通过人机互动系统实现了作业的监管，保证了该自动化系统的运行效率。

以上实施实例仅为了阐述本实用新型所述的实施过程，该发明的权利要求以权利要求书为主。

Claims (2)

1.一种全自动脱硫脱硝中和液pH值监测控制系统，其特征在于，所述系统包括pH值监测系统、自动搅拌给料系统、PLC控制系统三部分；自动搅拌给料功能层面包含给料系统，搅拌系统；PLC控制包含自动控制和人机互动系统；pH值监测系统包含原料的pH值传感器、浆液的 pH传感器、尾料的pH值传感器；pH值监测系统与原料水池、浆料水池、尾料池相连，原料水池与阀门相连，原料pH监测装置与原料水池、阀门相连，第一pH探头组和第一电动机械手与原料pH监测装置相连；浆料pH监测装置与浆料水池相连，第二pH探头组和第二电动机械手与浆料pH监测装置相连，浆料pH监测装置与水循环泵相连，水循环泵与浆料水池相连，水循环泵的另一端与吸收塔相连，吸收塔连接气体排出装置，吸收塔另一端与尾料池相连，尾料pH监测装置与尾料池相连，第三pH探头组和第三电动机械手与浆料pH监测装置相连；pH值监测系统中双控制双行程气缸、横移气缸与接近开关相连，横移气缸与弱酸性清洗筒相连，双控制双行程气缸与pH检测仪相连，磁性开关与气缸相连。

2.根据权利要求1所述的一种全自动脱硫脱硝中和液pH值监测控制系统，其特征在于，所述PLC控制系统包含自动控制和人机互动系统；自动控制装置由电气控制、气动控制、液位控制器构成。