CN220939922U - 一种脱硫浆液氧化控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种脱硫浆液氧化控制系统，包括：测量脱硫塔内浆液的溶解氧、氧化还原电位、PH值、CaSO4的密度或的浓度；对所述溶解氧、所述氧化还原电位、所述PH值、所述CaSO4的密度或所述的浓度进行处理计算，得到脱硫塔内浆液的氧化率，并根据所述氧化率调控氧化风机的出力。本实用新型通过溶解氧DO、氧化还原电位ORP、酸碱度PH以及密度或浓度四参数联合控制，实时反馈浆液中亚硫酸氢根的氧化情况，从而指导系统精确的调节氧化风的供给量，不仅实现风机节能运行，也最大限度的保障脱硫浆液的充分氧化。
Description
技术领域
本实用新型涉及脱硫领域，具体涉及一种脱硫浆液氧化控制系统。
背景技术
湿法脱硫过程简而言之就是由SO2先向浆液中扩散，然后在浆液中发生酸碱中和反应，生成H2SO3、HSO3-和SO3 2-，在脱硫浆液常态运行PH范围内，主要以HSO3-存在，随后在氧化空气的作用下被氧化成硫酸盐。目前对于浆液氧化的控制，绝大多数电厂只是进行简单的酸碱控制，即保证脱硫浆液PH维持在弱酸性即可，一般在5.5左右，而并没有对内部氧化程度进行严格控制。一方面，系统可能因氧化空气供给过量，造成氧化风机的能量浪费，也使得FGD系统的能耗增加，另一方面，也有部分脱硫塔因氧化风供应不足，导致脱硫效率下降，石膏脱水困难。
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脱硫浆液氧化控制系统，不仅实现风机节能运行，也最大限度的保障脱硫浆液的充分氧化。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种脱硫浆液氧化控制系统，包括：
脱硫塔；
用于曝气的曝气装置，所述曝气装置设置在所述脱硫塔内；
用于提供氧化风的氧化风机，所述氧化风机设置在所述脱硫塔外，并与所述脱硫塔连通；
测试仪，所述测试仪包括用于测量脱硫塔内浆液溶解氧的DO测试仪、用于测量脱硫塔内浆液氧化还原电位的ORP测试仪、用于测量脱硫塔内浆液PH值的PH测试仪和预设测试仪，所述DO测试仪、所述ORP测试仪、所述PH测试仪和所述预设测试仪均设置在所述脱硫塔上；
PLC控制仪，所述PLC控制仪的模拟量输入点位分别与所述DO测试仪、所述ORP测试仪、所述PH测试仪和所述预设测试仪电连接，所述PLC控制仪的模拟量输出点位与所述氧化风机电连接；
其中，当所述脱硫塔内有脱硫石膏生成时，所述预设测试仪具体为密度测试仪，当所述脱硫塔内无脱硫石膏生成时，所述预设测试仪具体为SO42-浓度检测仪。
在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
进一步，还包括取样测试罐，所述取样测试罐设置在所述脱硫塔外，并与所述脱硫塔连通；所述DO测试仪、所述ORP测试仪和所述PH测试仪均设置在所述取样测试罐上。
进一步，所述取样测试罐内设置有冲洗探头。
进一步，所述测试仪设有一套或多套，一套或多套所述测试仪中的所述DO测试仪、所述ORP测试仪、所述PH测试仪和所述预设测试仪均电连接在所述PLC控制仪的模拟量输入点位上。
进一步，所述氧化风机的驱动电机具体为变频电机。
本实用新型的有益效果是：本实用新型一种脱硫浆液氧化控制系统，通过溶解氧、氧化还原电位、酸碱度以及浆液密度或浓度四参数联合控制，实时反馈浆液中亚硫酸氢根的氧化情况，从而指导系统精确的调节氧化风的供给量，不仅实现风机节能运行，也最大限度的保障脱硫浆液的充分氧化。
附图说明
图1为本实用新型一种脱硫浆液氧化控制系统的结构框图；
图2为不同PH和温度条件下，亚硫酸根与亚硫酸氢根占比曲线图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
如图1所示，一种脱硫浆液氧化控制系统，包括：
脱硫塔1；
用于曝气的曝气装置2，所述曝气装置2设置在所述脱硫塔1内；
用于提供氧化风的氧化风机3，所述氧化风机3设置在所述脱硫塔1外，并与所述脱硫塔1连通；
测试仪，所述测试仪包括用于测量脱硫塔1内浆液溶解氧的DO测试仪4、用于测量脱硫塔1内浆液氧化还原电位的ORP测试仪5、用于测量脱硫塔1内浆液PH值的PH测试仪6和预设测试仪7，所述DO测试仪4、所述ORP测试仪5、所述PH测试仪6和所述预设测试仪7均设置在所述脱硫塔1上；
PLC控制仪8，所述PLC控制仪8的模拟量输入点位分别与所述DO测试仪4、所述ORP测试仪5、所述PH测试仪6和所述预设测试仪7电连接，所述PLC控制仪8的模拟量输出点位与所述氧化风机3电连接；
其中，当所述脱硫塔1内有脱硫石膏生成时，所述预设测试仪7具体为密度测试仪，当所述脱硫塔1内无脱硫石膏生成时，所述预设测试仪7具体为浓度检测仪。
本实用新型一种脱硫浆液氧化控制系统主要用对湿法脱硫浆液进行精准氧化控制，适用于但不限于采用石灰石、消石灰、钠碱或其他碱性吸收剂的脱硫塔1，脱硫塔1的形式不限于喷淋塔、鼓泡塔、填料塔或其他通过气液接触来实现脱硫的塔体。
在本实用新型一种脱硫浆液氧化控制系统中，所述曝气装置2不限于氧化风管网、氧化喷枪加搅拌或其他的曝气充氧装置。
本实用新型一种脱硫浆液氧化控制系统还包括取样测试罐9，所述取样测试罐9设置在所述脱硫塔1外，并与所述脱硫塔1连通；所述DO测试仪4、所述ORP测试仪5、所述PH测试仪6均设置在所述取样测试罐9上，以方便管理，取样测试罐9上装设有冲洗探头，可以喷出冲洗水定期对测试仪的测试探头进行冲洗，保证测量的准确性。当然，DO测试仪4、ORP测试仪5、PH测试仪6和预设测试仪7也可以直接设置在脱硫塔1的本体上。在本实施例中，DO测试仪3、ORP测试仪4、PH测试仪5安装在同一个取样测试罐9上；若预设测试仪7安装在塔体上。
考虑到测试仪长时间测量后，可能因结垢或探头老化问题造成测量误差，因此推荐本实用新型一种脱硫浆液氧化控制系统中的测试仪设置多套冗余。
对于石灰石石膏法的脱硫浆液而言，溶解氧DO实际含量在0～5mg/L,ORP值在0～200mV,PH为5～6，为了确保PLC控制仪8控制计算的准确性，这几类测试仪要求的精度值比较高，在一个实施例中，DO测试仪4推荐采用测量值±1％左右精度等级的仪表，ORP测试仪5推荐采用±1mV左右精度等级的仪表，PH测试仪6推荐采用±0.01PH左右精度等级的仪表，密度测试仪则选用差压型密度计。
本实用新型一种脱硫浆液氧化控制系统中所需配备的PLC控制仪8，除了必备的DO、ORP、PH和CaSO4的密度ρ(或浓度)模拟量输入点位和氧化风机调控的模拟量输出点位外，最好还备用部分人工校准和其他用途的输入和输出点位。
本实用新型一种脱硫浆液氧化控制系统中，氧化风机3采用变频电机，以便配合PLC控制仪8提供的调节指令。PLC控制仪8在接收DO、ORP、PH和密度ρ(或浓度)等信号后，人工计算或PLC控制仪8计算得出亚硫酸氢根(或亚硫酸根)和硫酸钙(或硫酸根)的浓度，进一步计算得出亚硫酸氢根的氧化程度(即氧化率)。在本实施例中，由于脱硫石膏的品质以及脱水性能要求，按95％的氧化率作为最低限值。当计算得出的氧化率低于此最低限值时，使PLC控制仪8发出增加氧化风机3的频率的指令，然后维持频率不变，在经过设定的时间后，若氧化率情况仍没有好转，则继续增加风机频率，直至氧化率达到最低限值后，最终稳定该频率运行。若当前氧化率远超95％，则使PLC控制仪8向氧化风机3发出降频指令，在经过设定的时间后，若氧化率情况仍没有降低，则继续降低风机频率，直至氧化率达接近最低限值后维持频率不变运行。
其中，计算得出亚硫酸氢根(或亚硫酸根)和硫酸钙(或硫酸根)的浓度，进一步计算得出亚硫酸氢根的氧化程度(即氧化率)的过如下：
基于能斯特方程，根据所述溶解氧、所述氧化还原电位以及所述PH值，计算出脱硫塔内浆液中或/>的浓度；
当脱硫塔内有脱硫石膏生成时，将脱硫塔内浆液中CaSO4的密度转换成脱硫塔内浆液中CaSO4的浓度；
根据脱硫塔内浆液中或/>的浓度以及脱硫塔内浆液中CaSO4或/>的浓度，计算出脱硫塔内浆液的氧化率。
在本实用新型的方法中，关于的浓度计算，主要源于ORP测试对应的能斯特方程：
由于标准电极电位Eθ基本上为一个常数，将后面H+和DO进行的对数运算看做一个整体变量，整个公式为了适合仪表采样的数据进行导入运算，可以变形为如下公式：
进一步地，为了表征浆液中实时的浓度，此公式可变形为如下半经验公式：
即，亚硫酸氢根浓度的实时推测值为：
其中，为脱硫塔内浆液中/>的浓度；
DO为所述溶解氧，E为所述氧化还原电位(即氧化还原点位ORP值)，PH为所述PH值，k和b均为经验参数。
具体的，k和b值为对应不同类型浆液的经验参数，可以通过配置不同已知浓度的溶液，调配不同浓度的DO，然后通过DO测试仪、ORP测试仪和PH检测仪来测取，通过参数拟合出不同浆液条件下的k和b参数表，方便计算时根据浆液条件调用。
当测量的是的浓度时，将上面实施例中所有的/>替换成/>即可。
在测量过程中，经过碱性脱硫剂对烟气进行洗涤后，生成了大量(或/>)，在不同的浆液PH和温度条件下，亚硫酸根与亚硫酸氢根占比不同，其占比如图2所示。以石灰石石膏法为例，浆液PH一般控制在5.5左右，此时亚硫酸氢根占比超过了95％，此时选择为测量目标，从而测量出其浓度。当浆液的PH值控制在10左右时，亚硫酸根占比超过了95％，此时选择/>为测量目标，从而测量出其浓度。
在石灰石石膏法、消石灰石膏法中，硫酸根主要以CaSO4·2H2O的形式存在，为了表征浆液中实时的CaSO4·2H2O浓度，可以通过密度计的数值进行计算；即当脱硫塔内有脱硫石膏生成时，将脱硫塔内浆液中CaSO4的密度转换成脱硫塔内浆液中CaSO4的浓度的公式为：
其中，为脱硫塔内浆液中CaSO4的浓度，ρ为脱硫塔内浆液中CaSO4的密度；该公式为半经验公式，忽略了其他杂质成分的影响。
当然，在石灰石石膏法、消石灰石膏法中，浆液中实时的CaSO4·2H2O浓度还可以采用其他物理方法进行在线测量。具体的，在石灰石石膏法、消石灰石膏法中，浆液中实时的CaSO4·2H2O浓度，可以根据密度值，结合人工化验的结果，总结出一个密度与CaSO4·2H2O浓度的对照关系表，计算时直接调用经验表中的数值即可。
另外，在不生成脱硫石膏沉淀物湿法脱硫法中，以离子状态存在于浆液中，可以采用在线式测定仪表进行实时检测，也可以根据密度值，结合人工化验的结果，总结出一个密度与/>浓度的对照关系表，计算时直接调用经验表中的数值。
当脱硫塔内有脱硫石膏生成时，脱硫塔内浆液的氧化率的计算公式为：
或/>
当脱硫塔内无脱硫石膏生成时，脱硫塔内浆液的氧化率的计算公式为：
或/>
其中，为脱硫塔内浆液的氧化率；
为当脱硫塔内有脱硫石膏生成时，由脱硫塔内浆液中CaSO4的密度转换而成的脱硫塔内浆液中CaSO4的浓度；
为当脱硫塔内无脱硫石膏生成时，脱硫塔内浆液中/>的浓度；/>为脱硫塔内浆液中/>的浓度，/>为脱硫塔内浆液中/>的浓度。
需要说明的是，本实用新型不涉及计算机程序的改进，计算氧化率的过程可以为人工计算，也可以由PLC控制仪8计算；然而当由PLC控制仪8计算时，只需将PLC控制仪内8的现有程序作简单的参数修改即可实现，因而不涉及对程序的改进。本实用新型旨在保护各硬件以及各硬件之间的连接关系。
综上所述，本实用新型一种脱硫浆液氧化控制系统，通过溶解氧DO、氧化还原电位ORP、酸碱度PH以及CaSO4密度ρ(或浓度)四参数联合控制，实时反馈浆液中亚硫酸氢根的氧化情况，从而指导系统精确的调节氧化风的供给量，不仅实现风机节能运行，也最大限度的保障脱硫浆液的充分氧化。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种脱硫浆液氧化控制系统，其特征在于，包括：
脱硫塔；
用于曝气的曝气装置，所述曝气装置设置在所述脱硫塔内；
用于提供氧化风的氧化风机，所述氧化风机设置在所述脱硫塔外，并与所述脱硫塔连通；
测试仪，所述测试仪包括用于测量脱硫塔内浆液溶解氧的DO测试仪、用于测量脱硫塔内浆液氧化还原电位的ORP测试仪、用于测量脱硫塔内浆液PH值的PH测试仪和预设测试仪，所述DO测试仪、所述ORP测试仪、所述PH测试仪和所述预设测试仪均设置在所述脱硫塔上；
PLC控制仪，所述PLC控制仪的模拟量输入点位分别与所述DO测试仪、所述ORP测试仪、所述PH测试仪和所述预设测试仪电连接，所述PLC控制仪的模拟量输出点位与所述氧化风机电连接；
其中，当所述脱硫塔内有脱硫石膏生成时，所述预设测试仪具体为密度测试仪，当所述脱硫塔内无脱硫石膏生成时，所述预设测试仪具体为浓度检测仪。
2.根据权利要求1所述的脱硫浆液氧化控制系统，其特征在于，还包括取样测试罐，所述取样测试罐设置在所述脱硫塔外，并与所述脱硫塔连通；所述DO测试仪、所述ORP测试仪和所述PH测试仪均设置在所述取样测试罐上。
3.根据权利要求2所述的脱硫浆液氧化控制系统，其特征在于，所述取样测试罐内设置有冲洗探头。
4.根据权利要求1所述的脱硫浆液氧化控制系统，其特征在于，所述测试仪设有一套或多套，一套或多套所述测试仪中的所述DO测试仪、所述ORP测试仪、所述PH测试仪和所述预设测试仪均电连接在所述PLC控制仪的模拟量输入点位上。
5.根据权利要求1所述的脱硫浆液氧化控制系统，其特征在于，所述氧化风机的驱动电机具体为变频电机。
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| GR01 | Patent grant | ||
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