CN217085590U - 一种基于脱硫系统采用新型脱硫塔ph控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的一种基于脱硫系统采用新型脱硫塔PH控制系统，包括：第一数据采集单元，用于获取供浆母管调节阀的故障信号；第二数据采集单元，用于获取石灰石变频供浆泵的故障信号；所述第一数据采集单元和第二数据采集单元的输出端均连接至控制器；所述控制器，用于根据接收到的信号控制供浆母管调节阀或石灰石变频供浆泵的启停；本实用新型确定了燃煤机组在保证效率及安全、稳定运行的关键运行参数范围。

Description

一种基于脱硫系统采用新型脱硫塔PH控制系统

技术领域

本实用新型属于电厂燃煤机组控制策略研究技术系统领域，具体涉及一种基于脱硫系统采用新型脱硫塔PH控制系统。

背景技术

我国超临界、超超临界参数等级的发电技术得到了高速发展。目前，随着环保指标的严格要求，对于燃煤电厂的烟气二氧化硫排放严格控制，为确保在节能的基础上实现二氧化硫达到设计排放标准，为进一步提升机组自动控制性能与排放效率，目前采用吸收塔入口调阀与石灰石供浆变频泵双PI D闭环调节控制。

国内对石灰石浆液PH调节的方法多采用吸收塔入口母管调阀PI D闭环调节控制，例如彭国富的湿法烟气脱硫石灰石供浆泵控制优化研究中，吸收塔浆液池浆液PH值的检测值与给定值比较后，其偏差经由调节器控制后，其输出与前馈信号(包括原烟气二氧化硫浓度、机组负荷)经由加法器运算后，其输出控制调节石灰石供浆泵工作频率，从而达到调节塔内浆液PH值的目的；张启玖以石膏湿法脱硫中吸收塔石膏浆液PH及液位调节分析以液位为被调量,与给定值比较后,经PI D控制器输出至调节阀,以介质流量为调节变量的闭环控制。

迄今还没有针对实际工程应用的、在实际机组建设初期设计进行实现吸收塔入口调节阀与石灰石供浆泵变频控制相互切换的闭环控制策略，导致现有的吸收塔入口调节阀或石灰石变频供浆泵发生故障时，脱硫塔内的pH值异常变化。鉴于脱硫吸收塔内pH值十分重要，单一的供浆变频泵控制，或者单一的吸收塔调阀控制具有一定风险性，当单一PI D控制中的调节作用出现故障，无法准确控制吸收塔内pH值，需要人为干预手动调节。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种基于脱硫系统采用新型脱硫塔PH控制系统，解决了现有的脱硫塔PH无法准确控制的缺陷。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

本实用新型提供的一种基于脱硫系统采用新型脱硫塔PH控制系统，包括：

第一数据采集单元，用于获取供浆母管调节阀的故障信号；

第二数据采集单元，用于获取石灰石变频供浆泵的故障信号；

所述第一数据采集单元和第二数据采集单元的输出端均连接至控制器；

所述控制器，用于根据接收到的信号控制供浆母管调节阀或石灰石变频供浆泵的启停。

优选地，所述供浆母管调节阀和石灰石变频供浆泵均布置在脱硫吸收塔的供浆母管上。

优选地，所述供浆母管调节阀的出口与脱硫吸收塔的进浆口连通；所述石灰石变频供浆泵的进浆口与石灰石浆液箱的出浆口连通；所述石灰石供浆泵的出浆口与供浆母管调节阀的进口连通。

优选地，所述石灰石变频供浆泵至少设置有一个。

优选地，所述控制器还连接有第三数据采集单元，所述第三数据采集单元用于获取脱硫吸收塔中浆液的pH值、石灰石浆液箱的液体浓度、石灰石浆液箱的液体流量和烟气SO₂的浓度。

优选地，所述第三数据采集单元包括pH测试仪，所述pH测试仪用于采集脱硫吸收塔中浆液的pH值。

优选地，所述第三数据采集单元包括浓度传感器，所述浓度传感器用于采集石灰石浆液箱的液体浓度。

优选地，所述第三数据采集单元包括流量计，所述流量计用于采集石灰石浆液箱的液体流量。

优选地，所述第三数据采集单元包括气体浓度传感器，所述气体浓度传感器用于采集烟气SO₂的浓度。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供的一种基于脱硫系统采用新型脱硫塔PH控制系统，采用供浆母管调节阀与石灰石变频供浆泵双PI D控制时，采用石灰石变频供浆泵的PI D控制时，供浆母管调节阀可保持全开状态，当石灰石变频供浆泵调节发生故障时，可切换供浆母管调节阀的PI D进行控制，此时变频泵处于工频模式运行，反之亦然；本实用新型确定了燃煤机组在保证效率及安全、稳定运行的关键运行参数范围。

附图说明

图1是本实用新型涉及的系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型进一步详细说明。

脱硫塔PH控制，就是通过调节脱硫塔供浆量以控制PH值，PH值是石灰石-石膏湿法脱硫工艺中十分重要的参数，是保证吸收塔化学反应正常进行的指标参数，PH值大小不仅与脱硫运行效果密切相关，还影响设备安全。PH值高，利于SO₂吸收，但是由于H+降低，不利于CaCO₃的溶解，影响石灰石利用率，同时导致石膏中CaCO₃含量增加，PH值过低，浆液酸性越强，对金属的腐蚀性加剧，影响设备安全，过低的PH值容易使系统结垢，堵塞系统，影响设备正常运行。

在现有控制策略方案中，多采用单侧PI D控制为主要手段，比如以供浆泵为变频控制，通过控制供浆泵频率调节而供浆阀为开关阀控制供浆流量大小，亦或采用石灰石浆液供浆调节阀，供浆泵选用工频泵进行供浆流量的控制。

本实用新型提供的一种基于脱硫系统采用新型脱硫塔PH控制系统，以燃煤机组为依托工程，总结分析国内外资料，结合先进的数值模拟方法，建立冗余PH的PI D控制数值策略，对燃煤机组负荷特性进行研究，为实现冗余PI D控制的建立提供数据。

该系统具体包括第一数据采集单元、第二数据采集单元、第三数据采集单元、第四数据采集单元和控制器，其中：

所述第一数据采集单元用于获取供浆母管调节阀1的故障、全开、全关等信号。

所述第二数据采集单元，用于获取石灰石变频供浆泵2的故障、运行、停止等信号。

所述第一数据采集单元和第二数据采集单元的输出端均连接至控制器。

所述控制器，用于根据接收到的信号控制供浆母管调节阀1或石灰石变频供浆泵2的PI D控制的操作与组态。

具体地，当石灰石变频供浆泵2的故障信号时，且供浆母管调节阀1正常运行，则控制石灰石变频供浆泵2退出自动调节模式，此时，供浆泵将以工频方式进行浆液输送，且供浆母管调节阀1投入自动调节，进行正常PI D整定调节。

所述供浆母管调节阀1和石灰石变频供浆泵2均布置在脱硫吸收塔4的供浆母管上。

所述供浆母管调节阀1的出口与脱硫吸收塔4的进浆口连通。

所述石灰石变频供浆泵2的进浆口与石灰石浆液箱3的出浆口连通；所述石灰石供浆泵2的出浆口与供浆母管调节阀1的进口连通。

所述石灰石变频供浆泵2至少设置有一个。

所述第三数据采集单元包括pH测试仪、浓度传感器、流量计和气体浓度传感器，其中，pH测试仪、浓度传感器、流量计和气体浓度传感器均与控制器连接。

所述pH测试仪用于采集脱硫吸收塔中浆液的pH值，并将采集到的pH值传输至控制器。

所述浓度传感器用于采集石灰石浆液箱的液体浓度，并将采集到的液体浓度传输至控制器。

所述流量计用于采集石灰石浆液箱的液体流量，并将采集到的液体流量传输至控制器。

所述气体浓度传感器用于采集烟气SO₂的浓度，并将采集到的SO₂浓度传输至控制器。

所述第四数据采集单元分别用于获取供浆母管调节阀的阀位开度反馈信号，以及石灰石变频供浆泵2的频率反馈信号。

所述控制器用于计算接收到的pH值与预设阈值之间的差值，并将得到的差值与前馈信号进行加法运算，得到运算结果；根据运算结果传输至PI D控制的逻辑功能块。

所述逻辑功能块用于根据运算结果控制供浆母管调节阀1的开度或石灰石变频供浆泵2的工作频率，用以实现调节脱硫吸收塔中浆液的pH值。

所述前馈信号包括烟气SO₂浓度和机组负荷等模拟量。

本实用新型的工作原理：

本实用新型将控制调节石灰石供浆泵2输出工作频率的控制方案，同时构建在供浆母管调节阀上，当供浆泵的变频装置出现故障无法调节时，供浆泵PI D退出自动调节模式，此时供浆泵将以工频方式进行浆液输送，于此同时将供浆母管调节阀1投入自动调节，进行正常PI D整定调节，其中，供浆泵与供浆母管调节阀自动切换机制为:

根据组态逻辑功能块进行判断，当石灰石变频供浆泵2的PI D控制出现故障时，组态逻辑功能块会发出故障信号，该故障信号就是供浆母管调节阀1投入自动的标志位，用于供浆母管控制逻辑功能块也会相应发出故障信号，该故障信号也是供浆泵切换PI D控制的标志位，两种方式的切换，属于底层逻辑自动实现。

待供浆泵变频装置修复完善后，可将PI D控制从供浆母管调节阀切换供浆泵控制。当供浆泵变频器修复好，故障信号消失，通过人为方式点开上位机画面操作功能块按钮决定是否将供浆泵投入自动PI D调节，而将供浆母管调节阀1的PI D控制自动退出。

同时，计算给定值与采集到实际pH值之间的偏差，将该偏差与前馈信号进行加法运算后,将该运算结果送至石灰石变频供浆泵2或供浆母管调节阀1的PI D控制的逻辑功能块，逻辑功能块的输出数值决定石灰石变频供浆泵2或供浆母管调节阀1的开度大小，从而实现机组负荷、烟气浓度、实际pH值控制石灰石变频供浆泵2或供浆母管调节阀1的工作给定输出频率，从而达到调节塔内浆液pH值的目的。

本实用新型考虑到浆液侧和烟气侧的扰动，将包括石灰石浆液箱浆液密度、石灰石纯度、原烟气流量和原烟气中SO₂浓度的变化引入控制的调节过程。

其中，原烟气流量、石灰石浆液箱浆液密度为模拟量值，该值与吸收塔pH同为脱硫系统的信号监视值。

当工况发生变化，净烟气二氧化硫浓度尚未发生变化时，能根据扰动的变化起到调节作用保证石灰石供浆量满足要求：

当石灰石浆液箱浆液密度减少、石灰石纯度降低、烟气浓度增大时、机组升负荷或吸收塔pH减少时，需要增加供浆泵的给定输出频率或提高阀门开度；

当石灰石浆液箱浆液密度增大、石灰石纯度降低、机组负荷降低、烟气二氧化硫浓度减少或pH增大时，降低供浆泵的给定输出频率或降低阀门开度；

从而调整进浆量来调整吸收塔内pH浓度值，将吸收塔浆液pH值应维持在4.8～5.5之间。

该控制方案较pH控制方案的改进后，吸收塔内pH变化较为平稳，烟气二氧化硫浓度变化值波动较小。

机组工况发生的变化是导致烟气中二氧化硫含量变化的一个重要标志，机组工况若不发生变化，烟气中的二氧化硫含量变动不大，不会影响到供浆泵给定输出频率或者阀门开度，

当工况发生变化，净烟气二氧化硫浓度低时，则需要降低供浆泵的给定输出频率或提高阀门开度；

当工况发生变化，净烟气二氧化硫浓度高时，则需要增加供浆泵给定频率或者提高阀门开度。

本实用新型进行燃煤机组控制策略验证工作，并将分析结果反馈给设计单位及运行调试单位，对机组设计、建设和后期调试的同类型机组中提供基础数据。

Claims (9)

1.一种基于脱硫系统采用新型脱硫塔PH控制系统，其特征在于，包括：

第一数据采集单元，用于获取供浆母管调节阀(1)的故障信号；

第二数据采集单元，用于获取石灰石变频供浆泵(2)的故障信号；

所述第一数据采集单元和第二数据采集单元的输出端均连接至控制器；

所述控制器，用于根据接收到的信号控制供浆母管调节阀(1)或石灰石变频供浆泵(2)的启停。

2.根据权利要求1所述的一种基于脱硫系统采用新型脱硫塔PH控制系统，其特征在于，所述供浆母管调节阀(1)和石灰石变频供浆泵(2)均布置在脱硫吸收塔的供浆母管上。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于脱硫系统采用新型脱硫塔PH控制系统，其特征在于，所述供浆母管调节阀(1)的出口与脱硫吸收塔的进浆口连通；所述石灰石变频供浆泵(2)的进浆口与石灰石浆液箱的出浆口连通；所述石灰石变频供浆泵(2)的出浆口与供浆母管调节阀(1)的进口连通。

4.根据权利要求1所述的一种基于脱硫系统采用新型脱硫塔PH控制系统，其特征在于，所述石灰石变频供浆泵(2)至少设置有一个。

5.根据权利要求1所述的一种基于脱硫系统采用新型脱硫塔PH控制系统，其特征在于，所述控制器还连接有第三数据采集单元，所述第三数据采集单元用于获取脱硫吸收塔中浆液的pH值、石灰石浆液箱的液体浓度、石灰石浆液箱的液体流量和烟气SO₂的浓度。

6.根据权利要求5所述的一种基于脱硫系统采用新型脱硫塔PH控制系统，其特征在于，所述第三数据采集单元包括pH测试仪，所述pH测试仪用于采集脱硫吸收塔中浆液的pH值。

7.根据权利要求5所述的一种基于脱硫系统采用新型脱硫塔PH控制系统，其特征在于，所述第三数据采集单元包括浓度传感器，所述浓度传感器用于采集石灰石浆液箱的液体浓度。

8.根据权利要求5所述的一种基于脱硫系统采用新型脱硫塔PH控制系统，其特征在于，所述第三数据采集单元包括流量计，所述流量计用于采集石灰石浆液箱的液体流量。

9.根据权利要求5所述的一种基于脱硫系统采用新型脱硫塔PH控制系统，其特征在于，所述第三数据采集单元包括气体浓度传感器，所述气体浓度传感器用于采集烟气SO₂的浓度。

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