CN212680621U - 一种脱酸雾化器给料控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种脱酸雾化器给料控制系统，其可以提高反应物投入量的准确率，同时投入过程可以按照实际情况进行调节，避免了不必要的浪费，降低了生产成本。本发明技术方案中，通过对焚烧烟气进行分析找到主要污染物，基于对主要污染物在烟气中的含量的检测，基于单PID调节控制方式投入反应物。

Description

一种脱酸雾化器给料控制系统

技术领域

本实用新型涉及垃圾焚烧烟气净化控制技术领域，具体为一种脱酸雾化器给料控制系统。

背景技术

垃圾经焚烧后，产生的烟气中均含有一定量的酸性气体，例如HCL、HSOX、HF、HNOX等。除酸雾化器是烟气脱酸设备（脱酸反应塔）中最为核心的设备，除酸雾化器的脱酸剂雾化喷射作用，直接决定了除酸雾化器是烟气脱酸设备脱酸效率的优劣。

现有技术中，脱酸雾化器给料大多采用的是PID(proportion integrationdifferentiation)串级调节，PID串级调节方法中，首先对每一种污染物分别计算所需反应物的量，然后将所有污染物所需的反应物消耗量相加，获得总的投入反应物，最后投入反应物的时候以总量的数值投入到系统中；这样的脱酸雾化器给料控制方法，在每一级的PID计算中都会对污染物所需反应物的量进行充分考虑，所以相加后再投入，会导致投入了过多的反应物料，不但使运营成本增加，并带来了一定烟气超标准排放的风险；同时，一旦需要对反应物投入量进行调节的时候，有调节难度大、控制不稳定等缺陷。

发明内容

为了解决现有脱酸雾化器给料控制方法经常出现投入过多反应物的问题，以及反应物投入量调节困难的问题，本实用新型提供一种脱酸雾化器给料控制系统，其可以提高反应物投入量的准确率，同时投入过程可以按照实际情况进行调节，避免了不必要的浪费，降低了生产成本。

本实用新型的技术方案是这样的：一种脱酸雾化器给料控制系统，其包括：总控制器、脱酸雾化器、反应物供给罐、降温水供液器，其特征在于，其还包括：反应物用PID控制器、降温水用PID控制器；

在所述脱酸雾化器的反应物入口和所述反应物供给罐之间依次设置反应物切断阀、反应物调节阀、反应物液体流量计；所述反应物调节阀通过所述反应物用PID控制器进行控制；所述反应物切断阀、所述反应物用PID控制器、所述反应物液体流量计电连接所述总控制器；

在所述降温水供液器和所述脱酸雾化器的降温水入口之间，依次设置降温水切断阀、降温水调节阀、降温水液体流量计；所述降温水调节阀电连接所述降温水用PID控制器；所述降温水切断阀、所述降温水用PID控制器、所述降温水液体流量计电连接所述总控制器；

在焚烧炉烟气出口和所述脱酸雾化器烟气入口之间依次设置烟气流量计、温度计、压力传感器、烟气组分分析装置；所述烟气组分分析装置、所述液体流量计、所述烟气流量计、所述温度计、所述压力传感器分别通信连接所述控制器。

其进一步特征在于：

所述总控制器基于PLC控制所述脱酸雾化器、所述反应物供给罐、所述降温水供液器，且基于工控机作为人机对话接口；

所述烟气组分分析装置基于CEMS装置实现；

所述降温水用PID控制器、所述反应物用PID控制器是基于西门子PLC S7-1500系列实现。

本实用新型提供的一种脱酸雾化器给料控制系统，通过烟气组分分析装置对焚烧烟气进行分析找到主要污染物，基于对主要污染物在烟气中的含量的检测，基于单PID调节控制方式投入反应物；当投入的反应物确保主要污染物的含量达到大气投放标准了，其他非主要污染物必然达到了大气投放标准；与现有PID串级调节方式相比，本实用新型技术方案基于单个污染物含量进行检测，基于单PID调节控制方式进行过程控制，按照实际需要投入反应物，避免了不必要的反应物的浪费，降低了生产成本；同时，本实用新型技术方案，根据脱酸雾化器中脱酸反应实际情况，基于主要污染物含量变化预判断曲线、主要污染物含量变化实时曲线的比较，预先判断主要污染物实时含量的变化趋势，对PID参数实现自适应调节控制，无需调试人员人工控制，确保反应物投入过程可以按照实际情况进行自动调节，降低了控制难度，提高了调试精准度，避免了不必要的浪费，进一步的降低了生产成本。

附图说明

图1为本实用新型的脱酸雾化器给料控制系统的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种脱酸雾化器给料控制系统，其包括：总控制器（图中未标出）、脱酸雾化器1通过供料管道6连接反应物供给罐（图中未标出），通过水管7连接降温水供液器（图中未标出）；脱酸雾化器1的烟气入口通过烟气管道2连接焚烧炉烟气出口；脱酸雾化器1的烟气出口通过排烟管道14连接后续尾气处理装置，本实施例中为布袋除尘器（图中未标出）。

在脱酸雾化器1的反应物入口和反应物供给罐之间依次设置反应物切断阀8、反应物调节阀10、反应物液体流量计12；反应物调节阀10通过反应物用PID控制器进行控制；反应物切断阀8、反应物用PID控制器、反应物液体流量计12电连接总控制器。

在降温水供液器和脱酸雾化器1的降温水入口之间，依次设置降温水切断阀9、降温水调节阀11、降温水液体流量计13；降温水调节阀11电连接降温水用PID控制器；降温水切断阀9、降温水用PID控制器、降温水液体流量计13电连接总控制器。

在焚烧炉烟气出口和脱酸雾化器1烟气入口之间依次设置烟气流量计3、温度计4、压力传感器15、烟气组分分析装置5；烟气流量计3、温度计4、压力传感器15、烟气组分分析装置5分别通信连接控制器。

本实施例中，总控制器基于PLC控制脱酸雾化器1、反应物供给罐、降温水供液器，且基于工控机作为人机对话接口；烟气组分分析装置基于CEMS装置实现；降温水用PID控制器、反应物用PID控制器是基于西门子PLC S7-1500系列实现。

基于脱酸雾化器给料控制系统实现的给料控制方法，其包括以下步骤。

S1：对垃圾焚烧锅炉中的焚烧烟气，基于烟气组分分析装置进行组分分析，找到所有的污染物。

S2：在总控制器中，基于焚烧烟气中的所有的污染物，根据组分构成和焚烧炉中的烟气总量，分别进行计算需要消耗的反应物需求量；找到需要消耗最多反应物量的污染物，记做主要污染物；

本实施例中，污染物包括：HCL、SO2、HF；脱酸雾化器中的脱酸反应物主要成分为Ca(OH)2；

反应物供给量计算公式为：

Ca(OH)2+SO2=CaSO3/CaSO4+H2O

Ca(OH)2+HCL=CaCL2+H2O

Ca(OH)2+HF=CaF2+H2O；

本实施例中，主污染物为SO2、HCL。

本实用新型技术方案中，通过对烟气中各个污染物含量进行对比，判断出是哪种污染物需要消耗反应物（石灰浆）较多，则对此种污染物进行跟踪，因为反应物与所有的污染物是同时发生反应的，在消除需要消耗反应物较多的污染物的同时，需要消耗反应物较少的污染物会被先消除，所以在这个过程中只需跟踪需要消耗反应物较多的主要污染物即可实现对焚烧烟气含量的控制；再此基础之上，实现基于单PID调节控制方式。

S3：根据现有的国家标准规定，预先设置一个主要污染物的检验合格阈值；主要污染物在焚烧烟气中的含量到达检验合格阈值，即表示焚烧烟气中的主要污染物到达投放大气的质量标准。

S4：总控制器通过反应物用PID控制器，基于单PID调节控制方式，对脱酸雾化器1进行给料；并同时基于单PID调节控制方式，进行反应物给料自适应调节控制；

基于单PID调节控制方式，进行反应物给料自适应调节控制，包括以下步骤：

S4-1：以预计的反应完成时间，预设一个PID参数的初始参数，对脱酸雾化器1进行反应物给料控制；

S4-2：实时监测脱酸雾化器1的反应物给料的给料量，记做现有给料量；

S4-3：基于主要污染物实时含量的历史变化数据，画出主要污染物含量变化预判断曲线；

主要污染物含量变化预判断曲线横坐标为时间，以当前时间为起点；设置一个预测时间段，本实施例中，预测时间段为10分钟，单位为分钟；纵坐标为每分钟的烟气中主要污染物的含量；设置一个历史数据采集时间，本实施例中，历史数据采集时间为1分钟，即，以当前时间为起点，过去60分钟内，每分钟的烟气中主要污染物的含量，为历史变化数据；基于现有的机器学习模型，如：生成式对抗神经网络等现有网络模型，即可实现对预测时间段内的主要污染物的含量的预测，根据预测结果画出主要污染物含量变化预判断曲线；

S4-4：基于主要污染物实时含量变化的实时数据，画出主要污染物含量变化实时曲线；

主要污染物含量变化实时曲线的横坐标为时间，终点为当前时间，纵坐标为每秒的烟气中主要污染物的含量；将监测到的所有实时数据更新到曲线上，作为主要污染物含量变化实时曲线；

S4-5：将主要污染物含量变化实时曲线、和主要污染物含量变化预判断曲线进行比较，分别找出两个曲线上的主要污染物实时含量的变化趋势；

即，找到当前时间点在主要污染物含量变化实时曲线、和主要污染物含量变化预判断曲线上对应的点，计算获得曲线的切线，获得两个曲线上的主要污染物实时含量的变化趋势；分别记做：实时变化趋势、预判变化趋势，如果在实时变化趋势小于预判变化趋势；

则调整PID参数，对反应物用PID控制器中P、I、D参数进行微调，使PID控制器快速调节，达到自适应参数修正的目的；如：通过中P、I、D参数进行微调，实现增大反应物给料量、投料频率的操作，用以防止主要污染物实时含量变大的问题发生；

否则，保持现有的PID参数不变。

S5：在对脱酸雾化器1给料过程中，实时监测脱酸雾化器1中的焚烧烟气的主要污染物实时含量。

S6：将主要污染物实时含量与检验合格阈值进行比较；

如果脱酸雾化器1中主要污染物实时含量小于等于检验合格阈值，即达到大气投放标准，则本次脱酸操作结束；

否则循环实时步骤S4~S5。

在脱酸后的尾气通过排烟管道14排出脱酸雾化器1之前，还需要实施步骤S7：

S7-1：预先设置一个尾气温度阈值，温度小于尾气温度阈值的烟气才能被排入到后续的除尘装置；

S7-2：实时监测脱酸雾化器1出口的烟气温度，记做烟气尾气温度，

S7-3：将烟气尾气温度与尾气温度阈值进行比较；

如果烟气尾气温度高于尾气温度阈值，则控制器基于降温水用PID控制器，利用单PID调节方式调节烟气降温水对烟气进行降温；循环执行步骤S6-2~S6-3；

否则，将脱酸后烟气排出脱酸雾化器1，进入后续除尘装置。

本实用新型技术方案中，对于反应物的投入基于反应物用PID控制器中的P、I、D参数进行调整实现，与现有技术中的串级PID控制方式相比，实现过程更简单，调节速度更快，对于反应物投入量的控制更准确；基于反应物投入量的精准控制，不但避免了反应物浪费，降低了生产成本，而且通过对脱酸雾化器中主要污染物实时含量的精准控制，确保了排放烟气符合大气投放标准。同时，基于主要污染物含量变化预判断曲线，对PID参数中的比例环节（P）、积分环节（I）、微分环节（D）实时进行自动微调，以来适应各种运行中出现的情况，免去了PID调节控制中一段时间后需要对参数进行人为矫正的过程，降低了系统控制难度，同时基于历史数据和实时数据实现PID参数微调，确保了反应物投入更符合系统反应实际需要，进而确保系统运行的准确性。由于脱酸雾化器后设备为布袋除尘器，此设备对烟气温度有一定要求，需要对烟气温度进行控制，控制器根据烟气温度的判断对烟气降温水通过常规单PID调节方式进行PID调节，进一步确系统调节的自适应性，使系统更具实用性。

Claims (4)

1.一种脱酸雾化器给料控制系统，其包括：总控制器、脱酸雾化器、反应物供给罐、降温水供液器，其特征在于，其还包括：反应物用PID控制器、降温水用PID控制器；

在所述脱酸雾化器的反应物入口和所述反应物供给罐之间依次设置反应物切断阀、反应物调节阀、反应物液体流量计；所述反应物调节阀通过所述反应物用PID控制器进行控制；所述反应物切断阀、所述反应物用PID控制器、所述反应物液体流量计电连接所述总控制器；

在所述降温水供液器和所述脱酸雾化器的降温水入口之间，依次设置降温水切断阀、降温水调节阀、降温水液体流量计；所述降温水调节阀电连接所述降温水用PID控制器；所述降温水切断阀、所述降温水用PID控制器、所述降温水液体流量计电连接所述总控制器；

在焚烧炉烟气出口和所述脱酸雾化器烟气入口之间依次设置烟气流量计、温度计、压力传感器、烟气组分分析装置；所述烟气组分分析装置、所述液体流量计、所述烟气流量计、所述温度计、所述压力传感器分别通信连接所述控制器。

2.根据权利要求1所述一种脱酸雾化器给料控制系统，其特征在于：所述总控制器基于PLC控制所述脱酸雾化器、所述反应物供给罐、所述降温水供液器，且基于工控机作为人机对话接口。

3.根据权利要求1所述一种脱酸雾化器给料控制系统，其特征在于：所述烟气组分分析装置基于CEMS装置实现。

4.根据权利要求1所述一种脱酸雾化器给料控制系统，其特征在于：所述降温水用PID控制器、所述反应物用PID控制器是基于西门子PLC S7-1500系列实现。

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