一种增效剂节能投加控制系统及控制方法
技术领域
本发明涉及环保节能技术领域，特别是一种电站锅炉增效剂的投加控制系统及控制方法。
背景技术
火电厂在发电过程中，锅炉内煤燃烧后会产生过多的硫化物，这些物质进入大气会形成酸雨，对环境危害较大，因此为防止烟气中的硫化物污染环境，通常需要进行脱硫处理。
随着环保要求的日益苛刻，基于湿法脱硫的脱硫系统越来越难满足烟气排放指标的要求，当机组负荷较高且煤质硫分较高时脱硫系统的维持物料平衡将变得更加艰难，再加上烟气参数的频繁波动导致排放指标较难控制，而脱硫增效剂可提高脱硫塔内的反应效率、让脱硫塔具有更高的脱硫效率和更强的稳定性，但脱硫增效剂价格较高、过量的增效剂将导致经济效益较差、节能效果不显著。为解决脱硫增效剂存在的需要手动添加、添加量无法估算、价格较高等问题，研究一种增效剂的投加控制系统及方法来解决增效剂的自动添加、用量计算等问题就变得非常有意义。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种增效剂节能投加控制系统及控制方法，来进行增效剂用量的计算、添加量的调整并自动添加到脱硫塔，以实现在满足机组脱硫效果的前提下获得脱硫增效剂添加的节能及收益最大化。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
一种增效剂节能投加控制系统，包括计算装置、控制装置、地坑、投加装置、检测装置以及至少两个循环泵，用于监测系统运行参数的监测装置输出端连接计算装置的输入端，计算装置根据监测装置传输的数据计算当前最佳增效剂投加量和/或循环泵电流值并发送给控制装置，控制装置根据监测装置的计算结果控制循环泵以及投加装置执行相应操作；所述循环泵连接在脱硫塔与浆液池之间的管路上，投加装置的出料口连通地坑的进料口，地坑通过管路连通脱硫塔。
上述一种增效剂节能投加控制系统，包括药剂储存箱以及设置在药剂储存箱上方并与药剂储存箱上下连通的负压进料器，负压进料器的进料口通过进料管与存储脱硫增效剂的药剂仓连通，负压进料器的负压端通过管路连通设置有吸料机；所述药剂储存箱底部设置有螺旋卸料器，所述投加装置还包括用于控制吸料机、螺旋卸料器工作的电气柜。
上述一种增效剂节能投加控制系统，所述系统运行参数包括脱硫塔效率、锅炉给煤量、锅炉负荷、炉膛出口氧量、脱硫塔入口SO2浓度、锅炉蒸发量、循环泵电流以及增效剂投加量。
一种增效剂节能投加控制方法，该控制方法基于权利要求1至3任一项所述的增效剂节能投加控制系统实现，具体包括以下步骤：
A.监测装置的各设备实时监测相应数值，并传输给计算装置，
B.计算装置根据接受的监测数值进行计算并确定调整方案发送给控制装置；
C.控制装置根据执行指令控制投加装置和循环泵进行工作状态的调整。
上述一种增效剂节能投加控制方法，步骤B中的计算方法具体包括以下步骤：
B1.首先按照机组负荷率与循环泵总台数来确定浆液池与脱硫塔之间需投入运行的循环泵数量及确定增效剂当量QT；
循环泵运行数量＝循环泵总数×机组负荷率；
根据增效剂投运试验，对比不同工况下投加装置投入与停用对脱硫系统循环泵运行数量的变化确定增效剂当量QT；
B2.其次，根据机组实际负荷以及监测的脱硫塔脱硫效率确定是否投运投加装置；
B3.投加装置投运后，根据机组实际负荷确定增效剂投加量。
上述一种增效剂节能投加控制方法，投加装置当且仅当机组负荷大于60％额定负荷且脱硫效率低于99％时投运，投加装置投运后增效剂投加量的计算方法为：
B31.首先将机组负荷率为50％时的最佳投加量确定为基础投加量Q，
B32.投加装置投运后，首先以2Q/h投加量向脱硫塔内投加增效剂且，持续运行36小时；
B33.判断机组负荷，当机组负荷高于80％时，增效剂投加量保持2Q/h；当机组负荷高于60％低于80％时，将增效剂的投加量变为1.5Q/h；当机组负荷低于60％时，将增效剂的投加量变为Q/h；
B34.当投加装置处于投运状态且脱硫效率低于99％时，增加启动一台循环泵；当循环泵全部开启且脱硫小于仍低于99％时，增效剂的投加量调整为2.5Q/h并持续运行8小时；
B35.当脱硫效率大于99.5％，增效剂投加量大于QT，停运循环泵1台。
上述一种增效剂节能投加控制方法，增效剂投加量确定后，每隔一个小时进行一次监测数据读取，根据读取的监测数据采用下式进行循环泵数量以及投加量的优化，
投加执行量＝投加计算量×给煤量×氧量×SO2浓度/(额定煤量×机组负荷率×6％×SO2设计浓度)。
上述一种增效剂节能投加控制方法，所述最佳投加量通过为期4小时的实验来确定，即在机组负荷率50％时，循环泵数量不变，增效剂使得脱硫效率不再增加时的投入量定为基础投加量Q。
由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。
本发明的应用能够实现机组脱硫增效剂投投加量的合理增减及循环泵的合理启停，在减少增效剂使用量的同时将降低机组脱硫系统的能耗，通过增效剂及循环泵的合理组合进一步提升脱硫系统的脱硫出力，从而在满足机组脱硫效果的前提下，获得脱硫增效剂添加的节能及收益最大化。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图；
图2为本发明的控制流程图；
图3为本发明所述投加装置的结构示意图；
其中：1.脱硫塔，2.地坑，3.投加装置，4.控制装置，5.计算装置，6.监测装置，7.第一循环泵，8.第二循环泵；
31.电气柜，32.吸料机，33.负压进料器，34.进料管，35.药剂仓，36.振动下料器，37.药剂储存箱，38.压力调节阀，39.螺旋卸料器。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步详细说明。
一种增效剂节能投加控制系统，其结构如图1所示，包括计算装置、控制装置、地坑、投加装置、检测装置以及至少两个循环泵；循环泵连接在脱硫塔与浆液池之间的管路上，投加装置的出料口连通地坑的进料口，地坑通过管路连通脱硫塔；上述监测装置的输出端连接计算装置的输入端，计算装置的输出端连接控制装置的输入端，控制装置的输出端分别与投加装置和各循环泵的受控端连接。
监测装置用于监测系统的运行参数，系统运行参数包括脱硫塔效率、锅炉给煤量、锅炉负荷、炉膛出口氧量、脱硫塔入口SO2浓度、锅炉蒸发量、循环泵电流以及增效剂投加量；计算装置根据监测装置传输的数据计算当前最佳增效剂投加量和/或循环泵电流值并发送给控制装置，控制装置根据监测装置的计算结果控制循环泵以及投加装置执行相应操作。
投加装置的结构如图3所示，包括电气柜31、吸料机32、负压进料器33、药剂储存箱37、药剂仓35以及进料管34，负压进料器33设置在药剂储存箱上方，并与药剂储存箱上下连通。
负压进料器的进料口通过进料管34与存储脱硫增效剂的药剂仓35连通，进料管插入药剂仓的末端连接有带手阀吸料头；负压进料器的负压端通过管路连通吸料机32，负压进料器与药剂储存箱之间设置有振动下料器36。负压进料器用于在负压作用下将药剂仓内的脱硫增效剂抽吸进来，在振动下料器的作用下输送到下方的药剂储存箱中，完成上料操作。其中吸料头可以为槽车或罐车用的吸料头，也可以为露天药剂堆或者药剂袋使用的吸料头；带手阀的吸料头可以在装置不工作时关闭，避免吸潮。
药剂储存箱用于存储脱硫增效剂，其底部设置有螺旋卸料器39，用于向地坑内进行卸料。为防止大块药剂下落堵塞螺旋卸料器，在药剂储存箱内横向设置了多层粗格栅，并在药剂储存箱的外壁上设置有振动电机，振动电机的输入端连接电气柜的输出端。当脱硫增效剂下落过程中，经过粗格栅的阻挡，同时结合振动电机产生的振动，可避免大块药剂产生。
为防止药剂储存箱内药剂堆积过多，在药剂储存箱内设置了料位计，用于检测药剂的高度，料位计的输出端连接电气柜的输入端。电气柜根据药剂储存箱中药剂的高度来确定吸料机、负压进料器以及振动下料器的工作状态。
螺旋进料器的内壁上设置有保温层以及监测螺旋给料器内温度的温度传感器，保温层内嵌装有加热丝，温度传感器的输出端连接电气柜的输入端，电气柜的输出端连接加热丝的受控端。通过设置加热器和温度传感器可以保证螺旋进料器内的温度，防止药剂潮湿板结，影响卸料。
药剂仓、负压进料器以及药剂储存箱的顶端盖上均设置有压力调节阀38和压力传感器，各压力传感器的输出端分别连接电气柜的输入端，电气柜的输出端分别与各压力调节阀的受控端连接。设置压力调节阀，可以使设备内腔相对于大气环境保持密封，防止内部药剂从大气吸潮结块；设置压力传感器，用于监测内腔的压力值，保证装置的安全运行。
由于脱硫增效剂为化学物质，会对装置产生腐蚀，负压进料器、进料管、药剂仓和药剂储存箱均采用防腐材质。
电气柜用于控制装置的自动运行，实现脱硫增效剂的自动添加。电气柜内设置有PLC控制器和液晶触摸屏，PLC控制器与液晶触摸屏互连；PLC控制器的输入端分别与各传感器的输出端连接，PLC控制器分别与吸料机、振动下料器以及螺旋卸料器的受控端连接，用来自动控制上料、出料以及下料作业，液晶触摸屏用于显示装置的运行状态。PLC控制器还与投加控制系统的控制装置输出端连接，在控制装置的指令下完成自动投加作业。
投加装置工作时，PLC控制器控制吸料机启动，使负压进料器维持工作压力，通过进料管从药剂仓吸入脱硫增效剂固体粉末；运行设定时间后，吸料机停止工作，进行下料、储料；负压进料器下方PLC控制器通过气缸驱动插板打开，利用振动下料器将脱硫增效剂固体粉末下料储存至药剂储存箱。如此，重复上料和下料、储料的步骤。药剂储存箱内部的料位计可实时显示料位高度，料位计高限时自动停止进料。向脱硫塔区地坑卸料加药时，由PLC控制器对螺旋给料器的驱动电机进行精确控制，精度误差值不高于±1％。
本发明还提供了一种基于上述效剂节能投加控制系统的控制方法，其流程如图2所示，下面结合具体实施例对控制方法进行详细说明。本实施例中，投加控制系统和控制方法应用于某600MW电厂，机组额定给煤量为180t/h，炉膛出口氧量设定值为3.5％，脱硫塔入口SO2浓度为3000mg/Nm3，循环泵6台，具体控制方法如下。
A.监测装置的各设备实时监测相应数值，并传输给计算装置。
B.计算装置根据接受的监测数值进行计算并确定调整方案发送给控制装置。
B1.首先按照机组额定负荷与循环泵总台数来确定浆液池与脱硫塔之间需投入运行的循环泵数量；并根据增效剂投运试验确定增效剂当量QT。
循环泵运行数量＝循环泵总数×机组负荷率。
根据增效剂投运试验，对比不同工况下投加装置投入与停用对脱硫系统循环泵运行数量的变化确定增效剂当量QT。
当机组满足600MW电负荷时，脱硫系统循环泵运行数量为6台，脱硫塔入口SO2浓度为3000mg/Nm3，记录脱硫效率99％，开始进行增效剂投加，此时脱硫效率增加至99.3％，当增效剂效果稳定后，停运1台循环泵，观察脱硫效率的变化，脱硫效率回落至99％，记录此时增效剂的投加量为QT，即增效剂当量QT为250kg/h。
B2.其次，根据机组实际负荷以及监测的脱硫塔脱硫效率确定是否投运投加装置；投加装置当且仅当机组负荷大于60％额定负荷且脱硫效率低于99％时投运。当机组负荷达到600MW，脱硫塔SO2浓度为4000mg/Nm3，脱硫效率降低至98.9％，投加装置投运。
B3.投加装置投运后，根据机组实际负荷确定增效剂投加量。投加装置投运后增效剂投加量的计算方法如下。
B31.首先将机组负荷率为50％时的最佳投加量确定为基础投加量Q。最佳投加量通过为期4小时的实验来确定，即在机组负荷率50％时，循环泵数量不变，增效剂使得脱硫效率不再增加时的投入量定为基础投加量Q。
本实施例中，当机组满足300MW电负荷时，脱硫系统正常投运3台循环泵，脱硫塔入口SO2浓度为3000mg/Nm3，开始进行增效剂投加，当增效剂效果稳定后增效剂的投加量为200kg/h，将该数据作为基础投加量Q。
B32.投加装置投运后，首先以2Q/h投加量向脱硫塔内投加增效剂，且持续运行36小时。本实施例中，增效剂投运量为2Q，即400kg/h，持续时间36小时。
B33.判断机组负荷，当机组负荷高于80％时，增效剂投加量保持2Q/h；当机组负荷高于60％低于80％时，将增效剂的投加量变为1.5Q/h；当机组负荷低于60％时，将增效剂的投加量变为Q/h。
B34.当投加装置处于投运状态且脱硫效率低于99％时，增加启动一台循环泵；当循环泵全部开启且脱硫效率小于仍低于99％时，增效剂的投加量调整为2.5Q/h并持续运行8小时。
增效剂投加量确定后，每隔一个小时进行一次监测数据读取，根据读取的监测数据采用下式进行循环泵数量以及投加量的优化：
投加执行量＝投加计算量×给煤量×氧量×SO2浓度/(额定煤量×机组负荷率×6％×SO2设计浓度)。
B35.当脱硫效率大于99.5％，且投加执行量大于QT，停运循环泵1台。
例如，当机组负荷降至60％，给煤量为110t/h，实际炉膛出口氧量为4％，SO2浓度为3500mg/Nm3，循环泵投运3台，此时计算装置计算的增效剂投加量为Q，实际投加执行量经上式优化为1.35Q。若机组负荷达到600MW，脱硫塔SO2浓度为5000mg/Nm3，脱硫效率降低至98.9％，所有循环泵投运，给煤量为190t/h，实际炉膛出口氧量为2％，此时脱硫塔投加计算量为2.5Q，实际投加执行量经上式优化为2.51Q。
若机组负荷达到600MW，脱硫塔SO2浓度为3000mg/Nm3，脱硫效率高至99.6％，所有循环泵投运，给煤量为170t/h，实际炉膛出口氧量为2％，实际投加执行量为2.51Q，投加量大于增效剂当量QT，此时停运循环泵1台。
C.控制装置根据计算装置输出端的增效剂投加量以及循环泵投运量对投加装置和循环泵的工作状态进行调整。
