半干法脱硫工艺中喷水量的控制方法及控制系统

摘要

本发明涉及一种半干法脱硫工艺中喷水量的控制方法及控制系统，在保留传统的相对湿度或湿度探头的同时，在脱硫塔塔顶用耐用的电导率探头代替相对湿度探头，在布袋除尘器的每个气室中设置了额外的相对湿度探头。整套控制系统由PLC进行集成化控制，由PLC控制系统收集得到的各类传感器探头采集的脱硫塔入口、脱硫塔塔顶、布袋除尘器净气室、布袋除尘器出口以及喷水子系统的烟气参数及喷水量数据，经过必要的转化并计算得到整个脱硫系统各个关键点的相对湿度及露点温度。通过对于两组测量值、一组计算值以及一组设定值的比较，通过PLC控制系统内预设的控制逻辑得到用于控制喷水量的脱硫塔塔顶温度，从而控制回路喷水阀的开度，控制喷水量。

主权项

1.一种半干法脱硫工艺中喷水量的控制方法，属于整个半干法脱硫系统的一部分，在脱硫系统启动时，喷水量控制系统的整个工作步骤如下：1)脱硫系统启动时，烟气经由脱硫塔入口烟道进入脱硫塔内，在脱硫塔入口烟道内对烟气的成份、入塔烟气体积流量Q_fg、入口处烟气静压P₁、入口烟气温度T₁进行测量，并根据下式计算脱硫塔入口处原烟气的含湿量d₁：$d_1=\frac{0.8039\times X_{H2O-1}}{{\rho }_{\mathrm{fg}\left(d\right)}\times (1-X_{H2O-1})}---\left(I\right)$其中ρ_fg(d)为脱硫塔入口处标态干基烟气密度，X_H2O-1为脱硫塔入口烟气中水蒸气含量；2)启动水喷嘴子系统之前，人工设定一塔顶烟气温度设定值；同时设定脱硫塔喷水系数K_water；根据下式计算喷水量值G_sw：$G_{\mathrm{sw}}=K_{\mathrm{water}}\times \frac{{\rho }_{\mathrm{fg}\left(w\right)}\times Q_{\mathrm{fg}}\times C_{p,\mathrm{fg}}\times (T_1-T_{\mathrm{sd}})}{{\Delta }_{\mathrm{vap}}{H}_{\mathrm{water}}+C_{p,H2O}\times (T_{\mathrm{sd}}-T_{\mathrm{water}})}---\left(\mathrm{II}\right)$其中ρ_fg(w)为脱硫塔入口处标态湿基烟气密度，C_p，fg为脱硫塔入口处烟气的焓值，C_p，H2O为对应温度水的焓值，Δ_vapH_water为对应温度水的相变焓；Q_fg为入塔烟气体积流量、ρ_fg为入口烟气密度、T₁为入口烟气温度以及水箱内的水温T_water，T_sd为塔顶烟气温度设定值；3)由实际喷水量G_sw’与计算得到的原烟气含湿量d₁，根据下式计算塔顶烟气含湿量d₂：$d_2=\frac{m_{v1}+{G_{\mathrm{sw}}}^{\prime }}{m_{a1}}---\left(\mathrm{III}\right)$其中m_v1为脱硫塔入口处水蒸气质量，m_a1为脱硫塔入口处干烟气质量；4)喷入脱硫塔的水在塔内经雾化后与塔内的烟气及物料充分混合反应，至脱硫塔塔顶；测得脱硫塔塔顶的烟气温度T₂、塔顶烟气静压P₂与塔顶烟气含湿量d₂，根据下式计算相对湿度RH₂：${\mathrm{RH}}_2=\frac{d_2}{\frac{M_{v2}}{M_{a2}}+d_2}\times \frac{P_2}{P_{s2}}\times 100\%(P_{s2}<P_2)---(\mathrm{IV}-a)$或${\mathrm{RH}}_2=\frac{d_2}{\frac{M_{v2}}{M_{a2}}+d_2}\times 100\%(P_{s2}>P_s)---(\mathrm{IV}-b)$其中M_v2为脱硫塔塔顶处水蒸气物质的量，M_a2为脱硫塔塔顶处干烟气物质的量；再通过公式$T_{\mathrm{dp}2}=\frac{243.12\times \ln (\frac{{\mathrm{RH}}_2}{100}+\frac{17.62\times T_2}{243.12+T_2})}{17.62-\ln (\frac{{\mathrm{RH}}_2}{100}+\frac{17.62\times T_2}{243.12+T_2})}---\left(V\right)$计算塔顶烟气计算露点T_dp2；5)在脱硫塔塔顶测得的塔顶烟气电导率λ₂值，直接进入PLC控制系统，通过与绘制好的相对湿度-电导率关系曲线进行比较，得到相对应的塔顶烟气相对湿度校核值RH₂’；根据经验公式${T_{\mathrm{dp}2}}^{\prime }=\frac{243.12\times \ln (\frac{{{\mathrm{RH}}_2}^{\prime }}{100}+\frac{17.62\times T_2}{243.12+T_2})}{17.62-\ln (\frac{{{\mathrm{RH}}_2}^{\prime }}{100}+\frac{17.62\times T_2}{243.12+T_2})}---\left(\mathrm{VI}\right)$得出塔顶烟气露点校核值T_dp2’；6)脱硫塔出口的烟气经导流后均匀进入布袋除尘器的各个气室，在其中完成气、固两相的分离，气相进入净气室；根据后置布袋除尘器内各室测量的烟气温度和相对湿度，在PLC控制系统内对所收集到的烟气温度及相对湿度进行均值计算，得到布袋除尘器净气室的温度T₃及相对湿度RH₃，再根据经验公式$T_{\mathrm{dp}3}=\frac{243.12\times \ln (\frac{{\mathrm{RH}}_3}{100}+\frac{17.62\times T_3}{243.12+T_3})}{17.62-\ln (\frac{{\mathrm{RH}}_3}{100}+\frac{17.62\times T_3}{243.12+T_3})}---\left(\mathrm{VII}\right)$得出布袋净气室烟气露点值T_dp3；7)将计算塔顶烟气露点T_dp2、塔顶校核烟气露点T_dp2’及布袋净气室烟气露点T_dp3，三个露点温度分别加上20℃后与当前塔顶烟气温度设定值T_sd比较，取四个值中的最大值作为新的塔顶烟气温度设定值T_sd带入公式(II)，计算得喷水量G_sw，用于控制喷水量，如步骤1)～7)循环。