CN213913162U - 基于物联网的烟气脱硝云控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于物联网的烟气脱硝云控制系统，包括依次设置的现场层、设备层、采集层、平台层和终端层，现场层包括喷淋塔，喷淋塔内对应安装有喷淋装置，喷淋装置连接有设于喷淋塔外部的氨水装置和稀释水装置，喷淋塔的排烟端安装有CEMS装置，设备层包括PLC控制器和通讯接口；通过CEMS装置实时检测外排烟气中NOx的浓度，把数据传送至PLC控制器，与其内部预设的NOx的浓度进行比较和处理，实现氨水量随外排烟气中NOx的浓度变化进行实时调整，可有效减少外排烟气中NOx超调的幅值和频率，节约喷氨量，提高系统的稳定性；另外通过采集层、平台层和终端层的配合，还可以实现远程调控，缩短紧急状态下的响应时间，保证外排烟气的安全性。

Description

基于物联网的烟气脱硝云控制系统

技术领域

本实用新型涉及烟气处理技术领域，尤其涉及一种利用工业物联网实现的烟气脱硝云控制系统。

背景技术

近年来，氮氧化物等污染物引起的酸雨、灰霾、光化学烟雾等环境问题日益突出，环保要求随之逐渐提高。电力、化工、钢铁、水泥、垃圾焚烧等许多行业的锅炉和其他设备，均需设置烟气脱硝装置，用于在烟气外排直接将烟气中的氮氧化物去除，达到避免环境污染的目的。

SCR烟气脱硝法是烟气脱硝的主要措施之一，主要利用尿素或液氨作为还原剂，在氧气存在的条件下将烟气中的氮氧化物还原为N₂，从而消除烟气外排对环境形成的污染隐患。但目前使用的烟气脱硝设施中，均采用氨水固定投放方式进行脱硝，不能根据烟气的处理情况随时调整还原剂的用量，存在氨水原料浪费的现象。另外，脱硝系统需现场监控，无法形成远程监控和调试，当出现紧急情况时，若工程师处于异地，则很难快速有效地解决，因此处理时效性差。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种系统性能高，可快速地远程调整处理，能够极大地缩短响应时间，加强控制能力的基于物联网的烟气脱硝云控制系统。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：基于物联网的烟气脱硝云控制系统，包括依次设置的现场层、设备层、采集层、平台层和终端层；

所述现场层包括至少一个喷淋塔，所述喷淋塔内对应安装有喷淋装置，所述喷淋装置连接有设于所述喷淋塔外部的氨水装置，所述氨水装置与所述喷淋装置的连接管路上连通有稀释水装置，所述喷淋塔的排烟端安装有CEMS装置；

所述设备层包括PLC控制器，所述PLC控制器内设有监控烟气脱硝工艺的组态软件，所述PLC控制器分别连接至所述氨水装置、所述稀释水装置和所述CEMS装置，所述PLC控制器上设有通讯接口；

所述采集层包括物联网云盒子，所述物联网云盒子信号连接至所述通讯接口；

所述平台层设置为云服务平台，所述云服务平台与所述物联网云盒子无线信号连接；

所述终端层设置为远程监控器，所述远程监控器与所述云服务平台无线信号连接。

作为优选的技术方案，所述氨水装置包括氨水罐，所述氨水罐内设有氨水液位传感器，所述氨水罐通过氨水输送管路连接至所述喷淋装置，所述氨水输送管路上安装有氨水水泵、氨水流量传感器和氨水阀，所述氨水液位传感器、所述氨水水泵、所述氨水流量传感器和所述氨水阀分别连接至所述PLC控制器。

作为优选的技术方案，所述稀释水装置包括稀释水罐，所述稀释水罐内设有水位传感器，所述稀释水罐通过水输送管路连接至所述喷淋装置，所述水输送管路上安装有稀释水泵、稀释水流量传感器和稀释水阀，所述水位传感器、所述稀释水泵、所述稀释水流量传感器和所述稀释水阀分别连接至所述PLC控制器。

作为优选的技术方案，所述喷淋装置包括设于所述喷淋塔内的喷淋层，所述喷淋层的进液端安装有压力传感器，所述压力传感器连接至所述PLC控制器。

作为优选的技术方案，所述通讯接口设置为有线通信接口或/和无线通信接口；

所述有线通信接口为RS485接口或/和RS232接口；

所述无线通信接口设置为以太网接口。

作为优选的技术方案，所述云服务平台与所述物联网云盒子、所述远程监控器分别通过GPRS、EDGE、WLAN、Wi-Fi、3G、4G或5G信号连接。

作为对上述技术方案的改进，所述远程监控器设置为电脑或智能手机。

由于采用了上述技术方案，本实用新型具有以下有益效果：通过CEMS装置实时检测外排烟气中NOx的浓度，把数据传送至PLC控制器，与其内部预设的NOx的浓度进行比较和处理，控制氨水装置和稀释水装置的输送量，实现氨水量随外排烟气中NOx的浓度变化进行实时调整，使得NOx的浓度稳定在预设值，可有效减少外排烟气中NOx超调的幅值和频率，节约喷氨量，提高系统的稳定性；另外通过采集层、平台层和终端层的配合，还可以实现远程调控，从而缩短紧急状态下的响应时间，保证外排烟气的安全性。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中：

图1是本实用新型实施例的结构框图；

图2是本实用新型实施例PLC控制器的功能框图；

图3是本实用新型实施例设备层和现场层的连接示意图；

图中：1-喷淋塔；2-氨水罐；3-氨水液位传感器；4-氨水水泵；5-氨水流量传感器；6-氨水阀；7-稀释水罐；8-水位传感器；9-稀释水泵；10-稀释水流量传感器；11-稀释水阀；12-喷淋层；13-压力传感器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，进一步阐述本实用新型。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本实用新型的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。

如图1、图2和图3所示，基于物联网的烟气脱硝云控制系统，包括依次设置的现场层、设备层、采集层、平台层和终端层，其中所述现场层包括至少一个喷淋塔1，所述喷淋塔1内对应安装有喷淋装置，所述喷淋装置连接有设于所述喷淋塔1外部的氨水装置，所述氨水装置与所述喷淋装置的连接管路上连通有稀释水装置，所述喷淋塔1的排烟端安装有CEMS装置。所述氨水装置用于提高烟气脱硝用的液氨，所述稀释水装置提供的稀释水用于稀释液氨的浓度，所述喷淋装置将氨水喷入烟气中，使其中的氨组分与烟气中的氮氧化物反应，达到烟气脱硝的目的。

本实施例的所述设备层包括PLC控制器，所述PLC控制器内设有监控烟气脱硝工艺的组态软件，该软件为本技术领域普通技术人员所熟知的内容的通用软件，安装即可使用。所述PLC控制器分别连接至所述氨水装置、所述稀释水装置和所述CEMS装置，所述PLC控制器上设有通讯接口。所述通讯接口设置为有线通信接口或/和无线通信接口；所述有线通信接口为RS485接口或/和RS232接口；所述无线通信接口设置为以太网接口，通讯方式灵活，数据传输准确。

所述PLC控制器可以采用SIMATIC S7-1500系列的PLC。SIMATIC S7-1500设有高速背板总线，具有高波特率和高效的传输协议，点到点的反应时间不到500微妙，位指令的运算时间最快可达10纳秒之内，该控制器的Profinet IO IRT可以保证确定的反应时间和高精度的系统响应，从而极大地缩短响应时间，加强了系统的控制能力。

具体地，所述氨水装置包括氨水罐2，所述氨水罐2内设有氨水液位传感器3，所述氨水罐2通过氨水输送管路连接至所述喷淋装置，所述氨水输送管路上安装有氨水水泵4、氨水流量传感器5和氨水阀6，所述氨水液位传感器3、所述氨水水泵4、所述氨水流量传感器5和所述氨水阀6分别连接至所述PLC控制器。所述PLC控制器实时获取所述氨水罐2内的液位信息，以及氨水的输送流量信息，便于通过计算获知氨水的用量。

所述稀释水装置包括稀释水罐7，所述稀释水罐7内设有水位传感器8，所述稀释水罐7通过水输送管路连接至所述喷淋装置，所述水输送管路上安装有稀释水泵9、稀释水流量传感器10和稀释水阀11，所述水位传感器8、所述稀释水泵9、所述稀释水流量传感器10和所述稀释水阀11分别连接至所述PLC控制器。所述PLC控制器实时获取所述稀释水罐7内的液位信息，以及稀释水的用量信息，从而计算输送至所述喷淋装置的氨水浓度，便于烟气脱硝的控制调整。所述喷淋装置包括设于所述喷淋塔1内的喷淋层12，根据烟气的具体处理情况，所述喷淋层12设置层数可自由调整，所述喷淋层12的进液端安装有压力传感器13，所述压力传感器13连接至所述PLC控制器，用于获知所述喷淋装置的喷淋强度。

所述采集层包括物联网云盒子，所述物联网云盒子信号连接至所述通讯接口；所述平台层设置为云服务平台，所述云服务平台与所述物联网云盒子无线信号连接；所述终端层设置为远程监控器。具体地所述云服务平台与所述物联网云盒子、所述远程监控器分别通过GPRS、EDGE、WLAN、Wi-Fi、3G、4G或5G信号连接。所述物联网云盒子、所述云服务平台等均为网络通讯领域的公知技术手段，在此不再详细描述。

本实施例的所述远程监控器与所述云服务平台无线信号连接。所述远程监控器设置为电脑或智能手机。工程师可以通过所述电脑的浏览器或所述智能手机上专门的APP与所述云服务平台实时通讯，实现对所述现场层的运行状态及运行数据的监控，在各设备运行工艺需要更改或设备出现紧急情况时，还可以远程对所述PLC控制器或相关的HMI进行程序下载、修改等操作，以便于快速地查询故障原因并解决，从而大大减少了工程师的出差频率，降低了出差成本，提升了服务质量。

本实施例的具体工作过程如下所述：

所述PLC控制器实时控制所述氨水装置、所述稀释水装置、所述喷淋装置以及所述CEMS装置，并实时采集相关的氨水及稀释水喷淋流量、所述氨水罐2的液位、所述稀释水罐7的液位等参数，以保证及时补充原料。所述PLC控制器内预存有预设的NOx浓度，通过所述CEMS装置实时检测外排的烟气中NOx的浓度，并把数据传送给所述PLC控制器，与所述PLC控制器内预设的NOx浓度进行比较，根据比较结果，配合PID算法自动调节控制所述氨水阀6的开度，实现氨水量随着NOx的排放浓度变化实时调整，确保NOx浓度的排放稳定在预设值；还可以通过PID算法自动调节所述稀释水阀11的开度，使得所述喷淋装置的喷淋压力达到设计的压力值，保证喷淋效果。利用该系统，可有效减少外排烟气中NOx超调的幅值和频率，节约喷氨量，提高系统的稳定性，降低烟气脱硝成本。

通过本实施例，还能实现以下功能：

数据存储：按照固定周期对关键数据进行存储，并生成自定义格式的数据报表，且支持Excel报表导出功能；

报警分析：用图形化的方式统计设备报警状况；

实时/历史曲线：以实时曲线和历史曲线的方式对用户的数据进行动态显示；

短信报警：可自定义短信报警内容、报警人、报警时段等；

权限管理：自定义用户并为其分配权限，可以添加、删除、更改用户权限；

操作日志：记录平台的相关操作记录，做到有据可查。

本实用新型的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本实用新型限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本实用新型的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本实用新型从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (7)

1.基于物联网的烟气脱硝云控制系统，包括依次设置的现场层、设备层、采集层、平台层和终端层，其特征在于：

所述现场层包括至少一个喷淋塔，所述喷淋塔内对应安装有喷淋装置，所述喷淋装置连接有设于所述喷淋塔外部的氨水装置，所述氨水装置与所述喷淋装置的连接管路上连通有稀释水装置，所述喷淋塔的排烟端安装有CEMS装置；

所述设备层包括PLC控制器，所述PLC控制器内设有监控烟气脱硝工艺的组态软件，所述PLC控制器分别连接至所述氨水装置、所述稀释水装置和所述CEMS装置，所述PLC控制器上设有通讯接口；

所述采集层包括物联网云盒子，所述物联网云盒子信号连接至所述通讯接口；

所述平台层设置为云服务平台，所述云服务平台与所述物联网云盒子无线信号连接；

所述终端层设置为远程监控器，所述远程监控器与所述云服务平台无线信号连接。

2.如权利要求1所述的基于物联网的烟气脱硝云控制系统，其特征在于：所述氨水装置包括氨水罐，所述氨水罐内设有氨水液位传感器，所述氨水罐通过氨水输送管路连接至所述喷淋装置，所述氨水输送管路上安装有氨水水泵、氨水流量传感器和氨水阀，所述氨水液位传感器、所述氨水水泵、所述氨水流量传感器和所述氨水阀分别连接至所述PLC控制器。

3.如权利要求1所述的基于物联网的烟气脱硝云控制系统，其特征在于：所述稀释水装置包括稀释水罐，所述稀释水罐内设有水位传感器，所述稀释水罐通过水输送管路连接至所述喷淋装置，所述水输送管路上安装有稀释水泵、稀释水流量传感器和稀释水阀，所述水位传感器、所述稀释水泵、所述稀释水流量传感器和所述稀释水阀分别连接至所述PLC控制器。

4.如权利要求1所述的基于物联网的烟气脱硝云控制系统，其特征在于：所述喷淋装置包括设于所述喷淋塔内的喷淋层，所述喷淋层的进液端安装有压力传感器，所述压力传感器连接至所述PLC控制器。

5.如权利要求1所述的基于物联网的烟气脱硝云控制系统，其特征在于：所述通讯接口设置为有线通信接口或/和无线通信接口；

所述有线通信接口为RS485接口或/和RS232接口；

所述无线通信接口设置为以太网接口。

6.如权利要求1所述的基于物联网的烟气脱硝云控制系统，其特征在于：所述云服务平台与所述物联网云盒子、所述远程监控器分别通过GPRS、EDGE、WLAN、Wi-Fi、3G、4G或5G信号连接。

7.如权利要求1所述的基于物联网的烟气脱硝云控制系统，其特征在于：所述远程监控器设置为电脑或智能手机。

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