CN213160199U - 一种闭环控制的脱硫系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种闭环控制的脱硫系统，包括吸收塔、数据采集单元、MPC控制器、GPC控制器、流量控制器、石灰石浆液槽、第一循环泵，第二循环泵；石灰石浆液槽分别通过第一循环泵和第二循环泵与吸收塔连接；流量控制器分别与浆液调节阀、第一循环泵、第二循环泵、GPC控制器连接；GPC控制器还与MPC控制器连接。本实用新型结构简单，能够实现脱硫处理的闭环控制，通过SO2浓度和pH值控制浆液流量，在保证脱硫效率的同时保证母液的pH值，实用性强；减少pH值波动范围的效果；保证脱硫装置的安全稳定高效运行，有效降低运行消耗；可以交替使用两个循环泵，避免其中一循环泵出现问题，导致系统不能使用的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及脱硫技术领域，尤其是一种闭环控制的脱硫系统。
背景技术
目前，环境污染问题日益受到人们的普遍关注。我国大气环境属于典型的煤烟型污染，根据环境公报，我国成为世界上SO2第一排放大国。火电厂等燃煤企业是大气污染物的主要来源之一，排放的SO2占全国排放总量的40％，因此，消减火电厂SO2的排放是控制我国SO2排放总量的重点。火电厂脱硫技术多种多样，主要包括湿法、干法、半干法3大类，其中石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺因其脱硫效率高、脱硫剂资源丰富、工艺成熟、运行可靠等优点，已成为我国火电厂应用最为普遍的脱硫方法。
石灰石湿法脱硫吸收塔烟气反应是一个大滞后、慢动态的过程，这对于常规PID控制策略带来很大的挑战。在实际运行过程中，锅炉负荷及烟气量、煤质中硫份、烟气温度、烟尘浓度、吸收剂品质等是经常变化的，这给运行人员带来很大的操作负担。同时，pH值的控制也不是很理想，通过直接调节石灰石浆液流量调阀进行干预，很容易造成吸收塔盲区的发生。
发明内容
针对现有技术的不足，本实用新型提供一种闭环控制的脱硫系统，该系统能够实现脱硫的闭环控制，同时能够保证系统的脱硫效率。
本实用新型的技术方案为：一种闭环控制的脱硫系统，包括吸收塔、数据采集单元、MPC控制器、GPC控制器、流量控制器、石灰石浆液槽、第一循环泵，第二循环泵；
所述的石灰石浆液槽通过相应的管道分别与第一循环泵和第二循环泵连接；
所述的第一循环泵和第二循环泵通过相应的管道与吸收塔连通；
并且所述的第一循环泵、第二循环泵与吸收塔之间的管道上设置有相应的浆液调节阀；
所述的流量控制器分别与浆液调节阀、第一循环泵、第二循环泵、GPC控制器连接；
所述的GPC控制器还与MPC控制器连接，所述的数据采集单元分别与MPC控制器、GPC控制器连接。
优选的，所述的数据采集单元用于SO2浓度、实时pH值和浆液流量信号。
优选的，所述的数据采集单元包括二氧化硫浓度检测传感器、流量传感器、pH计。
优选的，所述的MPC控制器用于获取并计算所述SO2浓度得到pH优化设定值；
所述GPC控制器用于根据所述pH优化设定值和所述实时pH值计算得到浆液流量优化设定值；
所述流量控制器用于根据所述浆液流量优化设定值和所述浆液流量信号控制所述浆液调节阀和第一循环泵、第二循环泵，使得吸收塔内的pH值等于所述pH优化设定值。
优选的，所述的第一循环泵和第二循环泵还通过相应的回流管道与石灰石浆液槽连通，从而将多余的浆液回流至石灰石浆液槽内。
优选的，所述的石灰石浆液槽还通过加料泵与石灰石储浆槽连通。
优选的，所述的吸收塔内设置有与第一循环泵、第二循环泵连接的第一喷淋管和第二喷淋管，所述的第一喷淋管和第二喷淋管均为多层设置，所述的第一喷淋管和第二喷淋管上设置有多个喷头。
优选的，所述的系统还包括沉降槽，所述的沉降槽内设置有搅拌装置，所述的沉降槽与吸收塔的母液出口连通，通过所述的搅拌装置搅拌沉降CaSO4、大量不参与反应的杂质一并沉降下来。
优选的，所述的沉降槽的上清液出口还通过管道与石灰石浆液槽连通，从而将未反应的石灰石浆液输送至石灰石浆液槽。
本实用新型的有益效果为：
1、本实用新型结构简单，能够实现脱硫处理的闭环控制，本实用新型通过SO2浓度和pH值控制浆液流量，在保证脱硫效率的同时保证母液的pH值，实用性强；
2、本实用新型通过MPC控制器对脱硫过程进行建模，通过将GPC技术用于烟气吸收塔的pH值控制的控制策略，基于GPC技术的pH控制策略可达到pH值响应更为及时，减少pH值波动范围的效果；从而保证脱硫装置的安全稳定高效运行，有效降低运行消耗；
3、本实用新型在解决pH值的控制问题，解决了SO2浓度无法实现闭环控制的问题，同时提高了脱硫效率；
4、本实用新型通过设置两个循环泵，通过循环泵与喷淋管相配合，不仅提高了吸收塔的吸收效率，而且还可以交替使用两个循环泵，还避免其中一循环泵出现问题，导致系统不能使用的问题；
5、本实用新型通过沉降槽实现反应物质的沉降，同时还实现对未反应石灰石浆液的重复利用，同时，通过石灰石储浆槽补充石灰石浆液，保证吸收石灰石浆液的质量。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图中，1-吸收塔，2-石灰石浆液槽，3-第一循环泵，4-第二循环泵，5-浆液调节阀，6-石灰石储浆槽，7-沉降槽。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：
如图1所示，本实施例提供一种闭环控制的脱硫系统，包括吸收塔1、数据采集单元、MPC控制器、GPC控制器、流量控制器、石灰石浆液槽2、第一循环泵3，第二循环泵4、沉降槽7。
本实施例中，所述的石灰石浆液槽2通过相应的管道分别与第一循环泵3和第二循环泵4连接；所述的第一循环泵3和第二循环泵4通过相应的管道与吸收塔1连通。本实施例中，所述的第一循环泵3、第二循环泵4与吸收塔1之间的管道上设置有相应的流量控制器，所述的流量控制器与吸收塔之间的管道上还设置有浆液调节阀5；所述的流量控制器分别与浆液调节阀5、第一循环泵3、第二循环泵4、GPC控制器连接。本实施例中，所述的GPC控制器还与MPC控制器连接，所述的MPC控制器与数据采集单元连接。
优选的，所述的数据采集单元用于采集系统的SO2浓度、实时pH值和浆液流量信号。本实施例中，所述的数据采集单元包括二氧化硫浓度检测传感器、流量传感器、pH计，其中，所述的pH计设置在吸收塔1内，用于采集当电力负荷、煤质硫份和浆液浓度发生变化时吸收塔内的实时pH值，流量传感器设置在浆液调节阀5出口处，用于采集浆液流量信号，二氧化硫浓度检测传感器设置在吸收塔的烟气入口和出口处，用于采集SO2浓度。
本实施例中，吸收塔1内的pH值随电力负荷、煤质硫份以及浆液浓度变化明显，在工作状况变化时，系统中的GPC控制器获取吸收塔1内的实时pH值，结合MPC控制器输入的pH优化设定值进行模型预测控制，输出预测的浆液流量优化设定值，GPC控制器输出预测的浆液流量优化设定值至流量控制器，同时流量传感器采集的浆液的流量信号输入至流量控制器。流量控制器采用PID控制技术，根据浆液流量优化设定值和流量信号控制浆液调节阀5，浆液调节阀5通过调节吸收塔1内的石灰石浆液的流量使得吸收塔1内的pH值达到pH优化设定值。
优选的，所述的MPC控制器用于获取并计算所述SO2浓度和数据库中的脱硫率得到pH优化设定值；所述GPC控制器用于根据所述pH优化设定值和所述实时pH值计算得到浆液流量优化设定值；所述流量控制器用于根据所述浆液流量优化设定值和所述浆液流量信号控制所述浆液调节阀5和第一循环泵3、第二循环泵4动作，从而控制灰石浆液的流量，保证脱硫效率和母液的pH值。
优选的，本实施例所述的第一循环泵3和第二循环泵4还通过相应的回流管道与石灰石浆液槽2连通，从而将多余的石灰石浆液回流至石灰石浆液槽2内。同时，为了保证所述的石灰石浆液槽2内的石灰石浆液的量，所述的石灰石浆液槽2还通过加料泵与石灰石储浆槽6连通。
优选的，本实施例所述的吸收塔1内设置有与第一循环泵3、第二循环泵4连接的第一喷淋管和第二喷淋管，所述的第一喷淋管和第二喷淋管均为多层设置，所述的第一喷淋管和第二喷淋管上设置有多个喷头。
优选的，所述的系统还包括沉降槽7，所述的沉降槽7内设置有搅拌装置，所述的沉降槽7与吸收塔2的母液出口连通，通过所述的搅拌装置搅拌沉降CaSO4、大量不参与反应的杂质一并沉降下来。而所述的沉降槽7的上清液出口还通过管道与石灰石浆液槽2连通，从而将未反应的石灰石浆液输送至石灰石浆液槽2中。另外，本实施例中所述的搅拌装置主要包括搅拌电机和搅拌桨。
本实施例中，含硫烟气从吸收塔的进气口进入到吸收塔1内，石灰石吸收液从吸收液进口进入到吸收塔1内向下运动且与向上流动的含硫烟气在吸收塔1中逆向接触，吸收液吸取含硫烟气中的的二氧化硫与CaCO3发生反应，反应完全后，吸收液从吸收液出口排出吸收塔1，其中一部分吸收液被送入沉降槽7中进行搅拌沉降，另一部分通过吸收液进口重新循环吸收到吸收塔1内。送往沉降槽7内的一部分吸收液，通过搅拌装置的搅拌沉降作用，将沉降CaSO4、大量不参与反应的杂质一并沉降下来，而上清液通过沉降槽7的上清液出口进入石灰石浆液槽2中，本实施例中，由于采用多步预测、滚动优化和反馈校正等策略，因而控制效果好，更适合于工业生产过程的控制。
上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理和最佳实施例，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。
Claims (9)
1.一种闭环控制的脱硫系统，其特征在于，包括吸收塔、数据采集单元、MPC控制器、GPC控制器、流量控制器、石灰石浆液槽、第一循环泵，第二循环泵；
所述的石灰石浆液槽通过相应的管道分别与第一循环泵和第二循环泵连接；
所述的第一循环泵和第二循环泵通过相应的管道与吸收塔连通；
并且所述的第一循环泵、第二循环泵与吸收塔之间的管道上设置有相应的浆液调节阀；所述的流量控制器分别与浆液调节阀、第一循环泵、第二循环泵、GPC控制器连接；所述的GPC控制器还与MPC控制器连接，所述的数据采集单元还与MPC控制器、GPC控制器连接。
2.根据权利要求1所述的一种闭环控制的脱硫系统，其特征在于：所述的数据采集单元用于采集SO2浓度、实时pH值和浆液流量信号。
3.根据权利要求2所述的一种闭环控制的脱硫系统，其特征在于：所述的数据采集单元包括二氧化硫浓度检测传感器、流量传感器、pH计，其中，所述的二氧化硫浓度检测传感器设置在吸收塔进气口处，所述的流量传感器设置在浆液调节阀的出口处，所述的pH计设置在吸收塔内。
4.根据权利要求3所述的一种闭环控制的脱硫系统，其特征在于：所述的MPC控制器用于获取并计算SO2浓度得到pH优化设定值；
所述GPC控制器用于根据pH优化设定值和实时pH值计算得到浆液流量优化设定值；
所述流量控制器用于根据所述浆液流量优化设定值和所述浆液流量信号控制所述浆液调节阀和第一循环泵、第二循环泵，使得吸收塔内的pH值等于pH优化设定值。
5.根据权利要求4所述的一种闭环控制的脱硫系统，其特征在于：所述的第一循环泵和第二循环泵还通过相应的回流管道与石灰石浆液槽连通。
6.根据权利要求5所述的一种闭环控制的脱硫系统，其特征在于：所述的石灰石浆液槽还通过加料泵与石灰石储浆槽连通。
7.根据权利要求1所述的一种闭环控制的脱硫系统，其特征在于：所述的吸收塔内设置有与第一循环泵、第二循环泵连接的第一喷淋管和第二喷淋管，所述的第一喷淋管和第二喷淋管均为多层设置，所述的第一喷淋管和第二喷淋管上设置有多个喷头。
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种闭环控制的脱硫系统，其特征在于：所述的系统还包括沉降槽，所述的沉降槽内设置有搅拌装置，所述的沉降槽与吸收塔的母液出口连通，通过所述的搅拌装置搅拌沉降CaSO4、大量不参与反应的杂质一并沉降下来。
9.根据权利要求8所述的一种闭环控制的脱硫系统，其特征在于：所述的沉降槽的上清液出口还通过管道与石灰石浆液槽连通。
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| CN202021617675.8U CN213160199U (zh) | 2020-08-06 | 2020-08-06 | 一种闭环控制的脱硫系统 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113731149A (zh) * | 2021-08-27 | 2021-12-03 | 华能南京金陵发电有限公司 | 一种湿法脱硫控制方法及装置 |
| CN114779623A (zh) * | 2022-05-07 | 2022-07-22 | 湛江电力有限公司 | 浆液循环泵永磁调速改造耦合ifgd系统的控制方法 |
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- 2020-08-06 CN CN202021617675.8U patent/CN213160199U/zh not_active Expired - Fee Related
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