CN220551930U - 一种锅炉控制模拟试验系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种锅炉控制模拟试验系统，属于锅炉脱硝技术领域。为解决清洁及现有的脱硝控制系统的控制模式简单，不具备智能策略控制方式的问题。一种锅炉控制模拟试验系统，包括氨水罐和锅炉，氨水罐外安装有氨水泵，水泵出水口仪表管道的一端连接有氨水调节阀，调节阀多通管的一端连接有给水流量计，给水流量计包括流量计多通管和流量计连接管，所述流量计多通管的一端连接有流量计仪表管道，流量计仪表管道与锅炉连通。一键化全流程控制功能包含了顺序控制和安全连锁控制，不但改善了工人的工作强度，提高脱硝的效率，还利用控制系统的能力，实现了对现场仪表进行协调运行和联锁控制，提高了脱硝工艺的安全性，也使得生产过程稳定易控。

Description

一种锅炉控制模拟试验系统

技术领域

本实用新型涉及锅炉脱硝技术领域，具体为一种锅炉控制模拟试验系统。

背景技术

针对能源消耗大户的锅炉设备，其燃烧后产生的CO2、SO2、氮氧化物和颗粒物等多种污染物的治理也成为刻不容缓的工作。通常情况下，锅炉在余热利用中途或利用完后再进行烟气治理，由于余热锅炉的种类多样，所配备的工艺设备也各有差异。

现有技术中，如公告号为CN214389548U的中国专利，一种锅炉烟气的脱硝控制系统，该系统包括：第一NOX分析仪、第二NOX分析仪、氨逃逸监测设备、氨流量监测设备、机组负荷监测设备、PID控制器和喷氨调节阀门；第一NOX分析仪设置于脱硝反应器的入口处，第二NOX分析仪设置于脱硝反应器的出口处；PID控制器用于接收第一NOX分析仪、第二NOX分析仪、氨逃逸监测设备、氨流量监测设备和机组负荷监测设备发送的检测参数值，并向喷氨调节阀门输出阀门开度指令。该专利减少了脱硝反应器出口处氮氧化物的超标次数，提升了脱硝系统的稳定性。

但是上述技术中，现有的脱硝控制系统的控制模式简单，不具备智能策略控制方式，无法保证氮氧化物排放和氨逃逸达到设计要求。

针对这些缺陷，设计一种锅炉控制模拟试验系统，是很有必要的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种锅炉控制模拟试验系统，可以解决现有技术中的脱硝控制系统的控制模式简单，不具备智能策略控制方式，无法保证氮氧化物排放和氨逃逸达到设计要求的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种锅炉控制模拟试验系统，包括氨水罐和锅炉，所述氨水罐外安装有氨水泵，所述氨水泵包括水泵进水口管道和水泵出水口仪表管道，所述水泵出水口仪表管道的一端连接有氨水调节阀，所述氨水调节阀包括调节阀多通管和调节阀连接管，所述调节阀多通管的一端连接有给水流量计，所述给水流量计包括流量计多通管和流量计连接管，所述流量计多通管的一端连接有流量计仪表管道，所述流量计仪表管道与锅炉连通，所述锅炉的一侧设置有负荷调节阀，所述负荷调节阀分别与锅炉和氨水罐连通。

优选的，所述氨水罐的内部安装有磁翻板液位计和温度传感器，所述氨水罐上设置有锅炉排污回收口、热水回水口和水箱补水口，且所述氨水罐的下端设置有水箱排污口。

优选的，所述氨水罐的外部设置有出水口和泄压回水口，所述氨水泵通过水泵进水口管道与出水口连通，且泄压回水口通过连接管与水泵出水口仪表管道连通。

优选的，所述锅炉的一侧设置有双室平衡容器，所述锅炉外安装有双色液位计。

优选的，所述锅炉的内部安装有电热管，所述锅炉的上端设置有蒸汽炉进水口、泄压阀和蒸汽出气口，且蒸汽出气口的上方安装有蒸汽排放管，所述负荷调节阀通过蒸汽排放管与蒸汽出气口连通，所述负荷调节阀的一侧设置有涡街流量计。

优选的，所述锅炉的上方安装有烟气监测表，所述烟气监测表通过连接管与锅炉连通。

优选的，所述锅炉的上方设置有锅炉进水管，所述锅炉进水管与流量计仪表管道密封连接，所述锅炉进水管的外部设置有电极筒，所述锅炉进水管上设置有三通管，且三通管的一端延伸至锅炉内部与锅炉密封连接，且三通管的一端安装有喷射气动阀，所述锅炉的内部安装有排污阀。

优选的，所述试验系统采用串级控制，以NOX折算值设置为主对象，氨水流量设置为副对象，主对象信号送往主PID控制器，副对象信号被送往副PID控制器作为测量。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

1.本锅炉控制模拟试验系统，通过喷枪控制回路控制还原剂溶液尽可能在最佳反应温度窗口与烟气充分混合，提高脱硝效率，降低氨的逃逸量，通过烟气中氮氧化物和氨含量控制回路使氮氧化物排放和氨逃逸达到设计要求，本系统中采用串级控制，以NOX折算值为主对象，氨水流量为副对象，主对象信号送往主PID控制器，而副对象信号被送往副PID控制器作为测量，这样就构成了两个闭合回路，即主回路外环和副回路内环，一键化全流程控制功能包含了顺序控制和安全连锁控制，不但改善了工人的工作强度，提高脱硝的效率，还利用控制系统的能力，实现了对现场仪表进行协调运行和联锁控制，提高了脱硝工艺的安全性，也使得生产过程稳定易控。

2.本锅炉控制模拟试验系统，依据发生的工艺概况建立SNCR脱硝系统的数学模型，并依据二次最优控制原理设计PID控制器参数，最后对控制方法进行仿真研究，研究PID控制策略的抗干扰性能，与常规的串级PID控制方法相比，串级预测控制具有很强的模型适配能力，在调节过程中，超调量小、调节时间短、快速性好、抗干扰能力强。

3.本锅炉控制模拟试验系统，对于吸收塔pH值控制回路方面，通过对比传统的控制策略，选择更适合大惯性、大迟延对象的串级回路控制，增加跳步运行和过程参数判别，进行顺序控制优化设计，不仅提高了系统的可靠性同时保证了控制系统的自动投入率，兼容了分散控制、集中监控与远程管理，使统筹管理和分级控制相结合，达到提高生产效率和脱硫比例的目的。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的操作流程图；

图3为本实用新型的控制逻辑图；

图4为本实用新型pH值串级控制的原理图。

图中：1、氨水罐；2、水泵进水口管道；3、氨水泵；4、水泵出水口仪表管道；5、调节阀连接管；6、氨水调节阀；7、调节阀多通管；8、流量计连接管；9、给水流量计；10、流量计多通管；11、流量计仪表管道；12、锅炉；1201、电热管；1202、锅炉进水管；1203、排污阀；1204、烟气监测表；1205、电极筒；1206、蒸汽排放管；13、双室平衡容器；14、双色液位计；15、负荷调节阀。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

为了解决现有技术中，脱硝控制系统的控制模式简单，无法保证氮氧化物排放和氨逃逸达到设计要求的技术问题，请参阅图1－图2，提供以下技术方案：

一种锅炉控制模拟试验系统，包括氨水罐1和锅炉12，氨水罐1外安装有氨水泵3，氨水泵3包括水泵进水口管道2和水泵出水口仪表管道4，水泵出水口仪表管道4的一端连接有氨水调节阀6，氨水调节阀6包括调节阀多通管7和调节阀连接管5，调节阀多通管7的一端连接有给水流量计9，给水流量计9包括流量计多通管10和流量计连接管8，流量计多通管10的一端连接有流量计仪表管道11，流量计仪表管道11与锅炉12连通，锅炉12的一侧设置有负荷调节阀15，负荷调节阀15分别与锅炉12和氨水罐1连通；氨水罐1的内部安装有磁翻板液位计和温度传感器，氨水罐1上设置有锅炉排污回收口、热水回水口和水箱补水口，且氨水罐1的下端设置有水箱排污口；氨水罐1的外部设置有出水口和泄压回水口，氨水泵3通过水泵进水口管道2与出水口连通，且泄压回水口通过连接管与水泵出水口仪表管道4连通；锅炉12的一侧设置有双室平衡容器13，锅炉12外安装有双色液位计14；锅炉12的内部安装有电热管1201，锅炉12的上端设置有蒸汽炉进水口、泄压阀和蒸汽出气口，且蒸汽出气口的上方安装有蒸汽排放管1206，负荷调节阀15通过蒸汽排放管1206与蒸汽出气口连通，负荷调节阀15的一侧设置有涡街流量计；锅炉12的上方安装有烟气监测表1204，烟气监测表1204通过连接管与锅炉12连通；锅炉12的上方设置有锅炉进水管1202，锅炉进水管1202与流量计仪表管道11密封连接，锅炉进水管1202的外部设置有电极筒1205，锅炉进水管1202上设置有三通管，且三通管的一端延伸至锅炉12内部与锅炉12密封连接，且三通管的一端安装有喷射气动阀，锅炉12的内部安装有排污阀1203。

锅炉12的外部还连接有稀释水泵和稀释水阀，且稀释水泵和稀释水阀与稀释水罐连接。

具体的，定所需监控的设备包括氨水泵3，喷射气阀等以及关键设备对应的运行状态监测；设置脱硝工艺的关键参数包括氨水罐1的温度、液位，氨水的流量，阀开度，喷射点温度等，并采集数据，进行实时显示、记录和分析，通过现场手操运行和调节，获得最佳控制经验，实现脱硝系统的全流程自动化控制，即当脱硝设备全部处于远程自动状态时，可实现一键启动功能，各设备按需逐步启动或停止，且当系统出现紧急情况时，可实现按顺序停止，确保系统运行安全，应用于氨水计量混合工艺系统，实现氨水溶液的精确测量和控制输送，最终得到最佳的SCR脱硝效果。

为解决现有技术中，脱硝控制系统的控制模式简单，不具备智能策略控制方式的问题，请参阅图3，提供以下技术方案：

试验系统采用串级控制，以NOX折算值设置为主对象，氨水流量设置为副对象，主对象信号送往主PID控制器，副对象信号被送往副PID控制器作为测量。

具体的，通过喷枪控制回路控制还原剂溶液尽可能在最佳反应温度窗口与烟气充分混合，提高脱硝效率，降低氨的逃逸量；通过烟气中氮氧化物和氨含量控制回路使氮氧化物排放和氨逃逸达到设计要求，本系统中采用串级控制，以NOX折算值为主对象，氨水流量为副对象，主对象信号送往主PID控制器，而副对象信号被送往副PID控制器作为测量，这样就构成了两个闭合回路，即主回路外环和副回路内环，一键化全流程控制功能包含了顺序控制和安全连锁控制，不但改善了工人的工作强度，提高脱硝的效率，还利用控制系统的能力，实现了对现场仪表进行协调运行和联锁控制，提高了脱硝工艺的安全性，也使得生产过程稳定易控；基于专家模糊的SNCR脱硝系统自动控制策略解决了SNCR脱硝系统长期以来不能100％实现NOX自动控制的问题，实现了SNCR脱硝系统的稳定及经济运行；依据发生的工艺概况建立SNCR脱硝系统的数学模型，并依据二次最优控制原理设计PID控制器参数，最后对控制方法进行仿真研究，研究PID控制策略的抗干扰性能。与常规的串级PID控制方法相比，串级预测控制具有很强的模型适配能力；在调节过程中，超调量小、调节时间短、快速性好、抗干扰能力强。

为了解决现有技术中，控制系统的稳定性一般，无法保证可靠地运行的技术问题，请参阅图4，提供以下技术方案：

根据烟气量实现脱硫塔的温度控制，烟气含硫量控制，脱硫剂输送量和喷雾量的控制，并通过自动控制脱硫塔内水和脱硫剂的放入比例，调节pH值，使得脱硫塔内的二氧化硫与水，脱硫剂以最佳比例进行化合反应，从而达到提高脱硫率，将降低粉尘量的目的，通过增加跳步运行和过程参数判别，进行顺序控制优化设计，不仅提高了系统的可靠性同时保证了控制系统的自动投入率，通过计算机仿真和现场测试的结合，实现脱硫系统的优化设计和高效烟气脱硫，控制系统智能化程度提高，减少了现场工作人员的工作量，节省了人力资源，降低了运行成本，兼容了分散控制、集中监控与远程管理，使统筹管理和分级控制相结合，达到提高生产效率和脱硫比例的目的。

工作原理：在稀释水泵稀释水阀、氨水泵3、氨水调节阀6、给水流量计9、烟气监测表1204、喷射气动阀和负荷调节阀15通过电路连接，并在管路处安装传感器，锅炉12通过电热管1201加热，进行工作，产生的烟气，通过氨水泵3将氨水罐1中的氨水导入锅炉12内部，通过喷射气动阀进行喷洒氨水，进行均匀的脱硝工作，通过喷枪控制回路控制还原剂溶液尽可能在最佳反应温度窗口与烟气充分混合，提高脱硝效率，降低氨的逃逸量，采用串级控制，以NOX折算值为主对象，氨水流量为副对象，主对象信号送往主PID控制器，而副对象信号被送往副PID控制器作为测量，这样就构成了两个闭合回路，即主回路外环和副回路内环，从而实现对现场仪表进行协调运行和联锁控制，提高了脱硝工艺的安全性，也使得生产过程稳定易控。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种锅炉控制模拟试验系统，包括氨水罐(1)和锅炉(12)，其特征在于：所述氨水罐(1)外安装有氨水泵(3)，所述氨水泵(3)包括水泵进水口管道(2)和水泵出水口仪表管道(4)，所述水泵出水口仪表管道(4)的一端连接有氨水调节阀(6)，所述氨水调节阀(6)包括调节阀多通管(7)和调节阀连接管(5)，所述调节阀多通管(7)的一端连接有给水流量计(9)，所述给水流量计(9)包括流量计多通管(10)和流量计连接管(8)，所述流量计多通管(10)的一端连接有流量计仪表管道(11)，所述流量计仪表管道(11)与锅炉(12)连通。

2.根据权利要求1所述的一种锅炉控制模拟试验系统，其特征在于：所述锅炉(12)的一侧设置有负荷调节阀(15)，所述负荷调节阀(15)分别与锅炉(12)和氨水罐(1)连通。

3.根据权利要求2所述的一种锅炉控制模拟试验系统，其特征在于：所述氨水罐(1)的内部安装有磁翻板液位计和温度传感器，所述氨水罐(1)上设置有锅炉排污回收口、热水回水口和水箱补水口，且所述氨水罐(1)的下端设置有水箱排污口。

4.根据权利要求3所述的一种锅炉控制模拟试验系统，其特征在于：所述氨水罐(1)的外部设置有出水口和泄压回水口，所述氨水泵(3)通过水泵进水口管道(2)与出水口连通，且泄压回水口通过连接管与水泵出水口仪表管道(4)连通。

5.根据权利要求4所述的一种锅炉控制模拟试验系统，其特征在于：所述锅炉(12)的一侧设置有双室平衡容器(13)，所述锅炉(12)外安装有双色液位计(14)。

6.根据权利要求5所述的一种锅炉控制模拟试验系统，其特征在于：所述锅炉(12)的内部安装有电热管(1201)，所述锅炉(12)的上端设置有蒸汽炉进水口、泄压阀和蒸汽出气口，且蒸汽出气口的上方安装有蒸汽排放管(1206)，所述负荷调节阀(15)通过蒸汽排放管(1206)与蒸汽出气口连通，所述负荷调节阀(15)的一侧设置有涡街流量计。

7.根据权利要求6所述的一种锅炉控制模拟试验系统，其特征在于：所述锅炉(12)的上方安装有烟气监测表(1204)，所述烟气监测表(1204)通过连接管与锅炉(12)连通。

8.根据权利要求7所述的一种锅炉控制模拟试验系统，其特征在于：所述锅炉(12)的上方设置有锅炉进水管(1202)，所述锅炉进水管(1202)与流量计仪表管道(11)密封连接。

9.根据权利要求8所述的一种锅炉控制模拟试验系统，其特征在于：所述锅炉进水管(1202)的外部设置有电极筒(1205)，所述锅炉进水管(1202)上设置有三通管，且三通管的一端延伸至锅炉(12)内部与锅炉(12)密封连接，且三通管的一端安装有喷射气动阀，所述锅炉(12)的内部安装有排污阀(1203)。

10.根据权利要求9所述的一种锅炉控制模拟试验系统，其特征在于：所述试验系统采用串级控制，以NOX折算值设置为主对象，氨水流量设置为副对象，主对象信号送往主PID控制器，副对象信号被送往副PID控制器作为测量。