[发明专利]一种湿法脱硫装置的全过程智能运行调控系统

说明书

本发明涉及一种湿法脱硫装置的全过程智能运行调控系统，包括污染物脱除模块、在线监测模块、优化控制模块和智慧建模模块。本发明可以准确预测各操控变量对湿法脱硫系统脱硫效率、运行成本、产品质量的影响，精确调控pH值、频率、液位等运行参数，保障变负荷、变煤质工况下出口浓度稳定达标；协调循环泵、氧化风机、石膏脱水机等装置间的能耗物耗分配，实现湿法脱硫系统成本最优；控制副产品成分，保证目标物质纯度达标；实现湿法脱硫装置的安全、稳定、经济、高效运行。

技术领域

本发明属于大气污染物治理技术领域，具体地说是涉及一种湿法脱硫装置的全过程智能运行调控系统。

背景技术

目前，常见的烟气脱硫装置可分为干法脱硫、半干法脱硫与湿法脱硫装置，其中石灰石/石灰-石膏法、镁法、钠碱法、氨法及海水法等湿法脱硫装置由于其效率高、运行效果好而广泛应用于燃煤/燃油/燃气锅炉、掺烧其他燃料的燃煤锅炉、生物质锅炉以及钢铁、有色冶炼、建材、化工、船舶等行业的二氧化硫超低排放治理系统中。湿法脱硫技术利用碱性吸收剂溶液或浆液与含硫烟气接触从而脱除烟气中的SO₂。随着国内燃煤电厂烟气超低排放进程的推进，烟气脱硫无论从技术、还是装备各方面都得到了大力发展，脱硫效率突破了99％，SO₂排放浓度低于35mg/m³。

但在脱硫装置完善系统结构、优化系统工艺的同时，提升脱硫系统运行水平，提升能量和物料利用效率、提高系统运行稳定性与可调性、实现系统的高可靠低成本运行是亟需实现目标，目前的湿法脱硫装置运行主要存在的问题有以下几点：

首先，二氧化硫超低排放治理系统中常采用烟气连续监测系统(CEMS)测量烟气中的SO₂浓度，并以此作为脱硫装置调控的基准。然而，CEMS系统在测量烟气内污染物浓度时要经过抽气、除尘、加热、保温、预处理等环节，最后输送到烟气分析仪中，烟气在伴热导管的流动以及分析柜内浓度的测量均需要一定的时间，这会造成CEMS系统显示污染物浓度数值滞后于烟道内真实污染物浓度数值。因此，无论采用前馈还是反馈控制，都难以实现脱硫装置的精准控制。如何根据锅炉实时运行参数，提前获取相关信息，预测吸收塔出入口SO₂浓度是解决CEMS浓度测量滞后问题，保证优化控制系统的稳定性、可靠性的重要手段之一。

其次，在湿法脱硫系统中，除了二氧化硫吸收过程，氧化过程也极为重要。氧化过程是吸收塔内进行的主要过程之一，对于二氧化硫的吸收过程具有较大的影响，氧化过程消耗亚硫酸盐生成硫酸盐及石膏副产物等，降低浆液中亚硫酸盐的浓度，促进二氧化硫的持续吸收。倘若氧化不足，一方面会影响二氧化硫的持续吸收，另一方面还容易生成亚硫酸钙，这会导致石膏品质下降，同时容易导致塔内结垢，严重威胁设备安全。然而，在实际应用中，脱硫装置各个子系统之间独立控制，缺乏整体的协同调控，同样也会造成资源的浪费，难以实现对应工况下的成本最优。如何提高脱硫装置的控制水平，降低脱硫装置的运行成本是亟待解决的问题。

不仅如此，目前循环泵，氧化风机通常使用PID控制或人工方式进行控制，运行时通常由现场运行人员决定的开关、开启台数、运行频率等运行参数，pH值通常采用设置限值的方式进行控制，当浆液pH小于设定限值时，控制浆液泵进行补浆。这种控制方式难以满足日益提高的排放标准，只能采用过量投入能量物料的方式保障出口SO₂浓度不超过标准限值，造成脱硫装置运行能耗物耗过高。

发明内容

为了克服现有技术的缺点和不足，本发明提供了一种湿法脱硫装置的全过程智能运行调控系统，该系统旨在准确预测各操控变量对湿法脱硫系统脱硫效率、运行成本、产品质量的影响，精确调控pH值、频率、液位等运行参数，保障变负荷、变煤质工况下出口浓度稳定达标；协调循环泵、氧化风机、石膏脱水机等装置间的能耗物耗分配，实现湿法脱硫系统成本最优；控制副产品成分，保证目标物质纯度达标；实现湿法脱硫装置的安全、稳定、经济、高效运行。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：