CN212188518U - 一种火电机组湿法脱硫pH值控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种火电机组湿法脱硫pH值控制系统，包括石灰石浆液箱、浆液泵、吸收塔、石膏排出泵及控制系统；石灰石浆液箱的出口经浆液泵与吸收塔的入口相连通，石膏排出泵与吸收塔的底部出口相连通，石膏排出泵的入口设置有石灰石浆液pH计，浆液泵与吸收塔之间的管道上设置有电磁流量计，吸收塔的烟气入口处设置烟气流量计，其中，烟气流量计的输出端、电磁流量计的输出端及石灰石浆液pH计的输出端与控制系统的输入端相连接，控制系统的输出端经变频器与浆液泵的控制端相连接，该系统能够有效克服烟气流量突变造成的系统大范围扰动问题。
Description
技术领域
本实用新型属于火力发电机组控制技术领域，涉及一种火电机组湿法脱硫pH值控制系统。
背景技术
近些年来，我国火力发电一直以煤炭作为主要能源，随着环境污染问题日益受到国际普遍关注，国家能源局对火电机组的环保指标提出了更高的要求。作为大气污染物的主要来源之一，火力发电机组所排放的二氧化硫占据全国二氧化硫总排放量的40％，因此控制火电机组的二氧化硫排放已成为控制我国二氧化硫总排放量的关键。
火电机组的脱硫工艺较为复杂多样，整体涵盖干法、半干法、湿法三大类。目前，湿法脱硫工艺是当前应用最广泛、技术最成熟的脱硫工艺，其脱硫效率高达90％以上，市场覆盖率达到85％。吸收塔系统作为湿法脱硫工艺系统的核心，其主要调节任务即为保证塔内的石灰石浆液PH值在合理的范围内，当吸收塔pH过低时，参与反应的CaCO3含量低，同时浆液中H2SO3过饱和，吸收塔吸收SO2能力下降，低pH运行将导致吸收塔腐蚀加剧；如果PH值过高，会导致脱硫反应中间产物亚硫酸钙和亚硫酸氢钙的溶解度减少，氧化反应严重受阻，最终使脱硫无法进行。
吸收塔浆液pH值主要是通过控制石灰石浆液的流量大小来进行调节的。传统的pH值控制系统采用串级的控制思路，主控制器将pH测量值与设定值偏差作为输入，输出信号作为石灰石浆液流量设定值送入副调节器。考虑到控制系统的调节速度与精度，串级系统经常根据机组需求将实际负荷信号或烟气二氧化硫浓度信号等变量作为前馈及时调整浆液调门开度，以期望获得更好的pH值控制效果。当遇到石灰石浆液流量突变或是浓度突变等内扰时，该串级控制系统能够有效的克服干扰来维持pH值的稳定，但当遇到烟气流量突变或是烟气中二氧化硫浓度突变时，该串级控制系统则会因为无法准确量化前馈系数而表现出较大的控制差异，影响系统控制品质。由于石灰石浆液调节阀经常在使用过程中受到阀芯磨损等物理性损伤，因此将石灰石浆液调节阀门开度作为脱硫pH值控制系统的控制对象也具有一定的不合理性。
现有火电机组pH值控制系统是通过调整浆液调节阀的开度来控制石灰石浆液流量，当调节阀的阀芯在使用过程中被磨损或是受到损坏时，调节阀便无法按照既定开度进行动作，因此调节阀的特性对整个系统的控制品质具有很大的影响。调节阀的尺寸设计受到负荷、差压、流体等因素影响，一旦机组运行工况超出原始设计范围，原调节阀的尺寸便会显得过大或过小。调节阀尺寸过小时，阀门时常处于全开状态，丧失了调节范围；调节阀尺寸过大时，阀门时常处于小开度状态，其动作过于灵敏还会引起调节阀振动。
另外，现有火电机组pH值控制系统的第一级控制器即主控制器的输出变量是石灰石浆液流量需求值，该需求值进入第二级控制器来实施控制，烟气流量通常作为第二级控制器的修正变量即前馈值。当烟气流量发生扰动时，第二级控制器的前馈变量随即发生改变引起石灰石浆液调门立即动作。由于烟气流量值与浆液调门的对应关系难以准确衡量，这将导致浆液pH值产生较大范围内波动，从而导致第一级控制器与第二级控制器陆续动作，pH值需经过控制器多个调整过程才能达到稳定。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种火电机组湿法脱硫pH值控制系统，该系统能够有效克服烟气流量突变造成的系统大范围扰动问题。
为达到上述目的，本实用新型所述的火电机组湿法脱硫pH值控制系统包括石灰石浆液箱、浆液泵、吸收塔、石膏排出泵及控制系统；
石灰石浆液箱的出口经浆液泵与吸收塔的入口相连通，石膏排出泵与吸收塔的底部出口相连通，石膏排出泵的入口设置有石灰石浆液pH计，浆液泵与吸收塔之间的管道上设置有电磁流量计，吸收塔的烟气入口处设置烟气流量计，其中，烟气流量计的输出端、电磁流量计的输出端及石灰石浆液pH计的输出端与控制系统的输入端相连接，控制系统的输出端经变频器与浆液泵的控制端相连接。
浆液泵与电磁流量计之间的管道上设置有调节阀。
所述控制系统包括第一控制器、处理器及第二控制器，其中，第一控制器的输入端与石灰石浆液pH计相连接，第一控制器的输出端及烟气流量计的输出端与处理器相连接，处理器的输出端及电磁流量计的输出端与第二控制器的输入端相连接，第二控制器的输出端通过变频器与浆液泵的控制端相连接。
本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型所述的火电机组湿法脱硫pH值控制系统在具体操作时，当吸收塔入口处烟气流量发生变化时，第二控制器通过控制浆液泵，以维持烟气流量与石灰石浆液流量的比值不变，避免第一控制器动作，大大缩短pH值控制的时间，影响速度比较快，有效克服烟气流量突变造成的系统大范围扰动问题。另外，需要说明的是，本实用新型通过调节浆液泵的转速来控制石灰石浆液的流量，从而根本上避免pH值控制系统受到调节阀特性的影响，提高了控制系统的精确性及稳定性，保证控制品质。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型中控制系统3的结构示意图。
其中，1为石灰石浆液箱、2为吸收塔、3为控制系统、4为变频器、5为电磁流量计、6为石灰石浆液pH计、7为浆液泵、8为调节阀、31为第一控制器、32为第二控制器、33为处理器。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：
参考图1及图2，本实用新型所述的火电机组湿法脱硫pH值控制系统包括石灰石浆液箱1、浆液泵7、吸收塔2、石膏排出泵及控制系统3；石灰石浆液箱1的出口经浆液泵7与吸收塔2的入口相连通，石膏排出泵与吸收塔2的底部出口相连通，石膏排出泵的入口设置有石灰石浆液pH计6，浆液泵7与吸收塔2之间的管道上设置有电磁流量计5，吸收塔2的烟气入口处设置烟气流量计，其中，烟气流量计的输出端、电磁流量计5的输出端及石灰石浆液pH计6的输出端与控制系统3的输入端相连接，控制系统3的输出端经变频器4与浆液泵7的控制端相连接。
浆液泵7与电磁流量计5之间的管道上设置有调节阀8；所述控制系统3包括第一控制器31、处理器33及第二控制器32，其中，第一控制器31的输入端与石灰石浆液pH计6相连接，第一控制器31的输出端及烟气流量计的输出端与处理器33相连接，处理器33的输出端及电磁流量计5的输出端与第二控制器32的输入端相连接，第二控制器32的输出端通过变频器4与浆液泵7的控制端相连接。
本实用新型的具体工作过程为：
石灰石浆液箱1输出的石灰石浆液经浆液泵7送入吸收塔2内，以吸收吸收塔2内烟气中的二氧化硫，然后经石膏排出泵排出；
通过电磁流量计5实时测量浆液泵7出口处的石灰石浆液流量信息，然后发送至第二控制器32中，通过石灰石浆液pH计6实时测量浆液泵7输出的石灰石浆液的pH值，然后发送至第一控制器31中，通过烟气流量计实时测量进入到吸收塔2内的烟气流量信息，然后发送至处理器33中；
第一控制器31根据石灰石浆液pH设定值及石灰石浆液pH计6测量得到的石灰石浆液的pH值计算烟气流量与石灰石浆液流量的理想比值，然后将烟气流量与石灰石浆液流量的理想比值输入到处理器33中，处理器33根据烟气流量与石灰石浆液流量的理想比值及烟气流量计测量得到的吸收塔2入口处的烟气流量信息计算石灰石浆液流量的设定值，然后将所述石灰石浆液流量的设定值输入到第二控制器32中，第二控制器32根据所述石灰石浆液流量的设定值及电磁流量计5测量得到的石灰石浆液流量信息通过变频器4控制浆液泵7，使得电磁流量计5测量得到的石灰石浆液流量信息与所述石灰石浆液流量的设定值相等，实现对火电机组湿法脱硫pH值的控制。
烟气流量与石灰石浆液流量的理想比值P(t)为：
其中，K为设定的参数增益；e(t)为t时刻，石灰石浆液pH计6测量得到的石灰石浆液的pH值与石灰石浆液pH设定值之间的偏差；Ti表示积分时间，Td表示微分时间。
烟气流量与石灰石浆液流量的理想比值P(t)的计算过程，通过微分电路、积分电路、加法器及乘法器实现。
当机组持续升降负荷或由于煤种变化导致原烟气SO2含量突变时，相应工况会根据与变频器4转速的对应关系产生变频器4转速修正值，该修正值与基础值进行叠加形成最终的流量控制器输出。
Claims (3)
1.一种火电机组湿法脱硫pH值控制系统，其特征在于，包括石灰石浆液箱(1)、浆液泵(7)、吸收塔(2)、石膏排出泵及控制系统(3)；
石灰石浆液箱(1)的出口经浆液泵(7)与吸收塔(2)的入口相连通，石膏排出泵与吸收塔(2)的底部出口相连通，石膏排出泵的入口设置有石灰石浆液pH计(6)，浆液泵(7)与吸收塔(2)之间的管道上设置有电磁流量计(5)，吸收塔(2)的烟气入口处设置烟气流量计，其中，烟气流量计的输出端、电磁流量计(5)的输出端及石灰石浆液pH计(6)的输出端与控制系统(3)的输入端相连接，控制系统(3)的输出端经变频器(4)与浆液泵(7)的控制端相连接。
2.根据权利要求1所述的火电机组湿法脱硫pH值控制系统，其特征在于，浆液泵(7)与电磁流量计(5)之间的管道上设置有调节阀(8)。
3.根据权利要求1所述的火电机组湿法脱硫pH值控制系统，其特征在于，所述控制系统(3)包括第一控制器(31)、处理器(33)及第二控制器(32)，其中，第一控制器(31)的输入端与石灰石浆液pH计(6)相连接，第一控制器(31)的输出端及烟气流量计的输出端与处理器(33)相连接，处理器(33)的输出端及电磁流量计(5)的输出端与第二控制器(32)的输入端相连接，第二控制器(32)的输出端通过变频器(4)与浆液泵(7)的控制端相连接。
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