本發(fā)明涉及一種氨法脫硫裝置加氨方法及系統(tǒng)，尤其涉及一種氨法脫硫裝置全自動加氨方法及系統(tǒng)。

背景技術：

煙氣脫硫是利用堿性吸收劑(吸附劑)通過吸收(吸附)的形式來捕集煙氣中的so2，生成相應的亞硫酸鹽，最后利用自然氧化或強制氧化等措施將其轉化為較為穩(wěn)定的硫酸鹽或其他硫化物，以達到脫硫的目的。脫硫技術主要分為濕法、半干法和干法，其中，濕法脫硫工藝占脫硫裝置的85％左右。

氨法脫硫作為典型的濕法脫硫工藝，具有能耗低，反應速率快，脫硫效率高等優(yōu)點備受關注。同時，氨法脫硫工藝原料來源豐富，形式多樣，且氨法脫硫產(chǎn)生的副產(chǎn)物附加值高，是一種性能優(yōu)良的氮肥，有很好的應用前景。但氨法脫硫工藝普遍存在漿液氧化效率不高、氨逃逸和氣溶膠等問題，這不僅會影響設備的正常運行，逃逸的氨和氣溶膠也隨煙氣排入大氣后還會對環(huán)境造成嚴重的污染。

造成氨逃逸的主要原因是氨水用量過大，導致脫硫循環(huán)液中游離氨含量偏高、ph值偏大，再加上塔內溫度較高，氨的平衡分壓較高，揮發(fā)較為嚴重；另一方面，亞硫酸銨的氧化率低也是造成氨逃逸嚴重的重要因素，因為脫硫生成的亞硫酸銨是不穩(wěn)定化合物，如果不及時氧化成穩(wěn)定的硫酸銨，容易分解為氣態(tài)的so2和氨，使得氨逃逸現(xiàn)象加劇。而脫硫塔中氣溶膠的生成又與氨逃逸密切相關，因為逃逸的氨氣會與煙氣中的so2、so3發(fā)生氣相非均相反應生成以亞硫酸銨和硫酸銨為主的氣溶膠。此外，吸收了so2的脫硫液滴被煙氣攜帶排出時，由于蒸發(fā)、煙氣流速過快等原因，會析出亞硫酸銨或硫酸銨晶體，形成氣溶膠。這些脫硫塔內產(chǎn)生的氣溶膠主要屬于微米-亞微米級粒子，單靠脫硫漿液的洗滌作用難以有效捕集。因此在實際運行中，要嚴格控制系統(tǒng)的加氨量，來防止加氨量過多導致的氨逃逸和氣溶膠生成。

技術實現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：本發(fā)明的第一目的為提供一種安全、穩(wěn)定、準確、便捷的氨法脫硫裝置全自動加氨方法，本發(fā)明的第二目的為提供一種氨法脫硫裝置全自動加氨系統(tǒng)。

技術方案：本發(fā)明的氨法脫硫裝置全自動加氨方法，包括如下步驟：

(1)預設系統(tǒng)偏差校準系數(shù)k＝實際氨加入量/理論氨加入量；

(2)自動調節(jié)k，根據(jù)出口so2濃度v2與目標排放濃度vt、1～10秒鐘前出口so2濃度v3比較，如出口so2濃度v2比目標排放濃度vt高并且出口so2濃度v2比1～10秒鐘前出口so2濃度v3高(上升趨勢)，k就按設定的步長和頻率變大，直到出口so2濃度v2比目標排放濃度vt高并且出口so2濃度v2比1～10秒鐘前出口so2濃度v3高(上升趨勢)兩個條件不能同時滿足；如出口so2濃度v2比目標排放濃度vt低并且出口so2濃度v2比1～10秒鐘前出口so2濃度v3低(下降趨勢)，k就按設定的步長和頻率變小，直到出口so2濃度v2比目標排放濃度vt低并且出口so2濃度v2比1～10秒鐘前出口so2濃度v3低兩個條件不能同時滿足；

(3)根據(jù)k值自動調節(jié)加氨量。

進一步地，理論氨加入量q1＝q(34/64)/v4*10-6kg/h，其中v4為氨水或液氨的質量濃度，q為脫硫系統(tǒng)理論吸收so2的量。

實際氨加入量q2＝k*q(34/64)/v4*10-6kg/h，其中v4為氨水或液氨的質量濃度，q為脫硫系統(tǒng)理論吸收so2的量。

脫硫系統(tǒng)理論吸收so2的量q＝v1*q1-v2*q2-(vt*q2-v2*q2)mg/h，式中，q1為脫硫塔進口煙氣量，q2為出口煙氣量，v1為脫硫塔進口so2濃度。

步驟(3)中，自動調節(jié)加氨量通過在加氨管線上設置氨水或液氨調節(jié)閥，根據(jù)so2濃度變化控制加氨調節(jié)閥的開度。

本發(fā)明的氨法脫硫裝置全自動加氨系統(tǒng)，包括控制器、氨水或液氨調節(jié)閥和出口煙氣cems系統(tǒng)，控制器用于預設系統(tǒng)偏差校準系數(shù)k＝實際氨加入量/理論氨加入量，自動調節(jié)k，根據(jù)出口so2濃度v2與目標排放濃度vt、1～10秒鐘前出口so2濃度v3比較，如出口so2濃度v2比目標排放濃度vt高并且出口so2濃度v2比1～10秒鐘前出口so2濃度v3高(上升趨勢)，k就按設定的步長和頻率變大，直到出口so2濃度v2比目標排放濃度vt高并且出口so2濃度v2比1～10秒鐘前出口so2濃度v3高(上升趨勢)兩個條件不能同時滿足；如出口so2濃度v2比目標排放濃度vt低并且出口so2濃度v2比1～10秒鐘前出口so2濃度v3低(下降趨勢)，k就按設定的步長和頻率變小，直到出口so2濃度v2比目標排放濃度vt低并且出口so2濃度v2比1～10秒鐘前出口so2濃度v3低兩個條件不能同時滿足；控制氨水或液氨調節(jié)閥用于根據(jù)k值自動調節(jié)加氨量；出口煙氣cems系統(tǒng)用于為控制器提供出口so2濃度v2。

優(yōu)選的，加氨系統(tǒng)還包括氨水或液氨流量計，氨水或液氨流量計用于為控制器提供氨水或液氨流量。

加氨系統(tǒng)還包括進口煙氣cems系統(tǒng)，進口煙氣cems系統(tǒng)用于為控制器提供進口煙氣量q1和進口so2濃度v1。

進一步地，出口煙氣cems系統(tǒng)還用于為控制器提供出口煙氣量q2。

控制器用于根據(jù)進口煙氣cems系統(tǒng)、出口煙氣cems系統(tǒng)提供的進出口煙氣量、進出口so2濃度，并根據(jù)設定的so2目標排放濃度，計算出實際脫除so2的量，然后根據(jù)實際脫除so2的量，計算實際加氨量。

本發(fā)明的氨法脫硫裝置全自動加氨系統(tǒng)，該加氨系統(tǒng)包括氨水或液氨調節(jié)閥，氨水或液氨流量計，氧化罐，進口煙氣cems系統(tǒng)，出口煙氣cems系統(tǒng)。

煙氣從煙道入口進入脫硫塔，通過入口cems系統(tǒng)記錄入口煙氣流量，so2濃度，煙溫，壓力，o2濃度，濕度等參數(shù)，煙氣從脫硫塔自下而上依次經(jīng)過濃縮段，吸收段，水洗段和除霧段，然后煙氣從脫硫塔頂部進煙囪排入大氣。出口煙氣流量，so2濃度，煙溫，壓力，o2濃度，濕度等參數(shù)，由脫硫塔出口cems提供。

脫硫塔中的煙氣在吸收段與氨水逆流接觸，使得煙氣中大部分so2被脫除，氨水的加入量根據(jù)系統(tǒng)煙氣量，so2濃度，溫度和濕度等參數(shù)變化，由氨水全自動加氨系統(tǒng)控制。

有益效果：與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下顯著優(yōu)點：

(1)重點解決了氨法脫硫工藝中由于氨水用量過大，脫硫循環(huán)液中游離氨含量偏高、ph值偏大，再加上塔內溫度較高，揮發(fā)嚴重，氨的平衡分壓較高而導致的氨逃逸問題；

(2)脫硫塔中氣溶膠的生成又與氨逃逸密切相關，逃逸的氨氣會與煙氣中的so2發(fā)生氣相非均相反應生成以亞硫酸銨和硫酸銨為主的氣溶膠，因此本發(fā)明氨法脫硫裝置全自動加氨系統(tǒng)有效減少了因氨逃逸導致氣溶膠的生成；

(3)加氨量自動調節(jié)大大減輕了操作人員的工作強度；

(4)因燃煤品質，運行負荷，操作參數(shù)等因素的不同，加氨量亦不同，此全自動加氨系統(tǒng)可有效根據(jù)實際運行情況調節(jié)氨水加入量，避免因加氨量過多導致的氨逃逸現(xiàn)象等；

(5)提供了一種安全、穩(wěn)定、準確、便捷的氨法脫硫全自動加氨方法，使出口so2濃度v2控制在目標值vt±1范圍內。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的氨法脫硫裝置全自動加氨系統(tǒng)的流程示意圖；

圖2(a)-(b)是本發(fā)明的氨法脫硫裝置全自動加氨系統(tǒng)的出口煙氣so2濃度隨時間的兩種變化曲線。

具體實施方式

下面結合實施例對本發(fā)明的技術方案作進一步說明。

如圖1所示，一種氨法脫硫裝置全自動加氨系統(tǒng)，該加氨系統(tǒng)包括氨水或液氨調節(jié)閥1，氨水或液氨流量計2，氧化罐3，進口煙氣cems系統(tǒng)4，出口煙氣cems系統(tǒng)5和脫硫塔6。

煙氣從煙道入口進入脫硫塔6，通過入口cems系統(tǒng)4記錄入口煙氣流量，so2濃度，煙溫，壓力，o2濃度，濕度等參數(shù)，煙氣從脫硫塔自下而上依次經(jīng)過濃縮段，吸收段，水洗段和除霧段，然后煙氣從脫硫塔頂部進煙囪排入大氣。出口煙氣流量，so2濃度，煙溫，壓力，o2濃度，濕度等參數(shù)，由脫硫塔出口cems5提供。

氨水或液氨從氨水罐經(jīng)輸氨管線進入氧化罐底，加氨量通過氨水或液氨調節(jié)閥和流量計控制。

利用上述裝置實現(xiàn)氨法脫硫裝置全自動加氨的方法，該方法包括：

在加氨管線上設置氨水或液氨調節(jié)閥，根據(jù)so2濃度變化控制加氨調節(jié)閥的開度。

根據(jù)cmes提供的氨法脫硫進出口煙氣量，進出口so2濃度和設定的so2目標排放濃度，計算出理論脫除so2的量，根據(jù)理論脫除so2的量系統(tǒng)自動計算出理論耗氨量，再根據(jù)理論耗氨量乘以k自動計算出實際耗氨量。

k預先設定：k＝實際氨加入量(氨水或液氨流量計顯示值)/理論氨加入量。

根據(jù)出口so2濃度v2與目標排放濃度vt、1～10秒鐘前出口so2濃度v3比較，如出口so2濃度v2比目標排放濃度vt高并且出口so2濃度v2比1～10秒鐘前出口so2濃度v3高(上升趨勢)，k就按設定的步長和頻率變大，直到出口so2濃度v2比目標排放濃度vt高并且出口so2濃度v2比1～10秒鐘前出口so2濃度v3高(上升趨勢)兩個條件不能同時滿足；如出口so2濃度v2在目標排放濃度vt低并且出口so2濃度v2比1～10秒鐘前出口so2濃度v3低(下降趨勢)，k就按設定的步長和頻率變小，直到出口so2濃度v2在目標排放濃度vt低并且出口so2濃度v2比1～10秒鐘前出口so2濃度v3低兩個條件不能同時滿足。

在加氨階段，由于加氨量根據(jù)出口煙氣so2濃度v2不斷調整，所以出口煙氣so2濃度在設定的目標排放濃度vt附近上下波動，隨著加氨量的微調，最終實現(xiàn)出口濃度v2和設定的目標排放濃度vt相等。

2×240t/h煤粉鍋爐脫硫吸收塔改造，額定工況下其煙氣量為2×280000nm3/h，一爐一塔，入口煙氣溫度130℃,入口煙氣so2濃度2000mg/nm3，入口煙氣顆粒物含量20mg/nm3，出口煙氣量為2×287000nm3/h，出口煙氣so2濃度28mg/nm3，吸收劑采用12％的氨水。

參數(shù)控制和工藝描述如下：煙氣從煙道入口進入脫硫塔，通過入口cems系統(tǒng)記錄入口煙氣流量，so2濃度，煙溫，壓力，o2濃度，濕度等參數(shù)，煙氣從脫硫塔自下而上依次經(jīng)過濃縮段，吸收段，水洗段和除霧段，然后煙氣從脫硫塔頂部進煙囪排入大氣。出口煙氣流量，so2濃度，煙溫，壓力，o2濃度，濕度等參數(shù)，由脫硫塔出口cems提供。

脫硫塔中的煙氣在吸收段與氨水逆流接觸，使得煙氣中大部分so2被脫除，氨水的加入量根據(jù)系統(tǒng)煙氣量，so2濃度，溫度和濕度等參數(shù)變化，由全自動加氨系統(tǒng)控制。

根據(jù)排放要求和運行工況需設定一個so2目標排放濃度vt為25mg/m3，定義出口煙氣前3s的so2濃度為v3。

預設系統(tǒng)偏差校準系數(shù)k：

脫硫系統(tǒng)理論吸收so2的量q＝v1*q1-v2*q2-(vt*q2-v2*q2)mg/h＝{280000*2000-287000*28-(287000*25-287000*28)}*10-6＝552.8kg/h，其中v1為脫硫塔入口so2濃度，q1為脫硫塔入口煙氣量，v2為脫硫塔出口so2濃度，q2為脫硫塔出口煙氣量。

氨法脫硫系統(tǒng)理論氨加入量q＝q(34/64)/v4kg/h＝2447.29kg/h，其中v4為氨水的質量濃度，w％。

此時氨水流量計顯示流量為2398.56kg/h，k＝2398.56/2447.29＝0.980，系統(tǒng)偏差校準系數(shù)k預設值為0.980。

so2濃度隨時間變化趨勢遵循圖2(a)或圖2(b)的曲線。

根據(jù)出口so2濃度v2與目標排放濃度vt的比較及出口so2濃度v2與1～10秒鐘前出口so2濃度為v3的比較，得到出口so2濃度v2在目標值上方還是下方，是上升趨勢還是下降趨勢，再決定k的變化，如出口so2濃度v2在目標值vt上方并且是上升趨勢，k就按設定的步長和頻率變大，直到上述條件不能同時滿足；如出口so2濃度v2在目標值vt下方并且是下降趨勢，k就按設定的步長和頻率變小，直到上述條件不能同時滿足。

通過跟蹤出口so2濃度v2，對系統(tǒng)偏差校準系數(shù)k不斷自動調節(jié)，最終出口so2濃度v2可達到目標值25mg/m3附近，此時氨逃逸1.1mg/nm3(小時均值)，氨利用率達99.8％以上，細微粉塵濃度為2.1mg/m3。較設置氨自調前氨逃逸現(xiàn)象明顯改善，氣溶膠濃度也有所降低。

技術特征：

1.一種氨法脫硫裝置全自動加氨方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)預設系統(tǒng)偏差校準系數(shù)k＝實際氨加入量/理論氨加入量；

(2)自動調節(jié)k，根據(jù)出口so2濃度v2與目標排放濃度vt、1～10秒鐘前出口so2濃度v3比較，如出口so2濃度v2比目標排放濃度vt高并且出口so2濃度v2比1～10秒鐘前出口so2濃度v3高，k就按設定的步長和頻率變大，直到出口so2濃度v2比目標排放濃度vt高并且出口so2濃度v2比1～10秒鐘前出口so2濃度v3高兩個條件不能同時滿足；如出口so2濃度v2比目標排放濃度vt低并且出口so2濃度v2比1～10秒鐘前出口so2濃度v3低，k就按設定的步長和頻率變小，直到出口so2濃度v2比目標排放濃度vt低并且出口so2濃度v2比1～10秒鐘前出口so2濃度v3低兩個條件不能同時滿足；

(3)根據(jù)k值自動調節(jié)加氨量。

2.根據(jù)權利要求1所述氨法脫硫裝置全自動加氨方法，其特征在于：所述理論氨加入量q1＝q(34/64)/v4*10-6kg/h，其中v4為氨水或液氨的質量濃度，q為脫硫系統(tǒng)理論吸收so2的量。

3.根據(jù)權利要求1所述氨法脫硫裝置全自動加氨方法，其特征在于：所述實際氨加入量q2＝k*q(34/64)/v4*10-6kg/h，其中v4為氨水或液氨的質量濃度，q為脫硫系統(tǒng)理論吸收so2的量。

4.根據(jù)權利要求2或3所述氨法脫硫裝置全自動加氨方法，其特征在于：所述脫硫系統(tǒng)理論吸收so2的量q＝v1*q1-v2*q2-(vt*q2-v2*q2)mg/h，式中，q1為脫硫塔進口煙氣量，q2為出口煙氣量，v1為脫硫塔進口so2濃度。

5.根據(jù)權利要求1所述氨法脫硫裝置全自動加氨方法，其特征在于：步驟(3)中，所述自動調節(jié)加氨量通過在加氨管線上設置氨水或液氨調節(jié)閥，根據(jù)so2濃度變化控制加氨調節(jié)閥的開度。

6.一種氨法脫硫裝置全自動加氨系統(tǒng)，其特征在于：包括控制器、氨水或液氨調節(jié)閥(1)和出口煙氣cems系統(tǒng)(5)，所述控制器用于預設系統(tǒng)偏差校準系數(shù)k＝實際氨加入量/理論氨加入量，自動調節(jié)k，根據(jù)出口so2濃度v2與目標排放濃度vt、1～10秒鐘前出口so2濃度v3比較，如出口so2濃度v2比目標排放濃度vt高并且出口so2濃度v2比1～10秒鐘前出口so2濃度v3高，k就按設定的步長和頻率變大，直到出口so2濃度v2比目標排放濃度vt高并且出口so2濃度v2比1～10秒鐘前出口so2濃度v3高兩個條件不能同時滿足；如出口so2濃度v2在目標排放濃度vt低并且出口so2濃度v2比1～10秒鐘前出口so2濃度v3低，k就按設定的步長和頻率變小，直到出口so2濃度v2在目標排放濃度vt低并且出口so2濃度v2比1～10秒鐘前出口so2濃度v3低兩個條件不能同時滿足；所述控制氨水或液氨調節(jié)閥(1)用于根據(jù)k值自動調節(jié)加氨量；所述出口煙氣cems系統(tǒng)(5)用于為控制器提供出口so2濃度v2。

7.根據(jù)權利要求6所述氨法脫硫裝置全自動加氨系統(tǒng)，其特征在于：所述加氨系統(tǒng)還包括氨水或液氨流量計(2)，所述氨水或液氨流量計(2)用于為控制器提供氨水或液氨流量。

8.根據(jù)權利要求6所述氨法脫硫裝置全自動加氨系統(tǒng)，其特征在于：所述加氨系統(tǒng)還包括進口煙氣cems系統(tǒng)(4)，所述進口煙氣cems系統(tǒng)(4)用于為控制器提供進口煙氣量q1和進口so2濃度v1。

9.根據(jù)權利要求6所述氨法脫硫裝置全自動加氨系統(tǒng)，其特征在于：所述出口煙氣cems系統(tǒng)(5)還用于為控制器提供出口煙氣量q2。

10.根據(jù)權利要求6所述氨法脫硫裝置全自動加氨系統(tǒng)，其特征在于：所述控制器用于根據(jù)進口煙氣cems系統(tǒng)(4)、出口煙氣cems系統(tǒng)(5)提供的進出口煙氣量、進出口so2濃度，并根據(jù)設定的so2目標排放濃度，計算出實際脫除so2的量，然后根據(jù)實際脫除so2的量，計算實際加氨量。

技術總結

本發(fā)明公開了一種氨法脫硫裝置全自動加氨方法及系統(tǒng)，該加氨方法包括如下步驟：預設系統(tǒng)偏差校準系數(shù)K＝實際氨加入量/理論氨加入量；自動調節(jié)K，根據(jù)出口SO2濃度v2與目標排放濃度Vt、1～10秒鐘前出口SO2濃度v3比較，如出口SO2濃度v2比目標排放濃度Vt高并且出口SO2濃度v2比1～10秒鐘前出口SO2濃度v3高，K就按設定的步長和頻率變大，即逐步增加通氨量，并提供一種氨法脫硫裝置全自動加氨系統(tǒng)。本發(fā)明的便捷可靠智能化的全自動加氨方法及系統(tǒng)，解決了傳統(tǒng)脫硫系統(tǒng)中氨投加過量導致的氨逃逸嚴重和氨投加量過少導致的脫硫效率低等問題。

技術研發(fā)人員：湯先凱;周亮;張剛;李娟;李軍東

受保護的技術使用者：中石化南京工程有限公司;中石化煉化工程(集團)股份有限公司

技術研發(fā)日：2021.01.28

技術公布日：2021.06.15