專利名稱：鍋爐噴射固硫劑脫硫模糊控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃煤鍋爐煙氣脫硫的控制方法，尤其是向鍋爐內(nèi)噴射固硫劑脫硫的模糊控制方法。
燃煤鍋爐在燃燒過程中產(chǎn)生的煙氣內(nèi)含有大量SO2氣體，如果SO2氣體隨煙氣排放到大氣中，將對環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，向鍋爐內(nèi)適量噴射SM復(fù)合固硫劑與產(chǎn)生的SO2發(fā)生反應(yīng)是脫掉煙氣中SO2的有效方法，目前向爐內(nèi)噴射固硫劑脫硫采用的方法是憑經(jīng)驗確定噴射固硫劑量和壓縮空氣量，以定量噴射，由于鍋爐在燃燒過程中產(chǎn)生的SO2量是在一定趨勢下隨機(jī)波動的，以固定量噴射很難達(dá)到理想的脫硫效果，且實現(xiàn)不了根據(jù)煙氣中SO2含量實時控制噴射量。
其技術(shù)不足為(1)當(dāng)SO2含量低時，固硫劑過量噴射，造成固硫劑浪費，運行成本高，經(jīng)濟(jì)性差，且增加燃料中灰份，對鍋爐運行有一定影響；(2)當(dāng)SO2含量高時，固硫劑欠量噴射，脫硫效果差；(3)當(dāng)SO2含量低時，壓縮空氣量過高，冷風(fēng)量過大，影響鍋爐熱效率，且過量噴射壓縮空氣增加運行成本，不經(jīng)濟(jì)；(4)當(dāng)SO2含量高時，壓縮空氣量過低，達(dá)不到脫硫效果，且輸送管路易堵塞。
本發(fā)明的目的是提供一種實時跟蹤煙氣中SO2含量的鍋爐噴射固硫劑脫硫模糊控制方法。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的(1)在未向爐內(nèi)噴射固硫劑之前，實測煙氣中SO2含量、鍋爐給煤粉量、鍋爐出力、排煙溫度、爐內(nèi)含氧量并輸入計算機(jī)，計算機(jī)通過數(shù)學(xué)模型計算出首次固硫劑噴入的需要量；(2)根據(jù)固硫劑噴入的需要量，計算機(jī)計算出定量給料裝置的給料轉(zhuǎn)速，再將給料轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成對應(yīng)頻率的電流信號，通過電流信號向給料裝置變頻調(diào)速控制柜設(shè)定轉(zhuǎn)速；(3)計量裝置計量定量給料裝置的給料量；(4)下料溜槽內(nèi)受高、低料位控制，保持料封料位；(5)計算機(jī)實時跟蹤計量裝置的計量值，由計算機(jī)計算出密封給料螺旋的轉(zhuǎn)速，再將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成對應(yīng)頻率的電流信號，通過電流信號向密封給料螺旋變頻調(diào)速控制柜設(shè)定轉(zhuǎn)速；(6)計算機(jī)根據(jù)實時跟蹤的計量裝置的計量值，按給定氣固比值計算出壓縮空氣需要量，再根據(jù)預(yù)先輸入計算機(jī)的壓縮空氣流量與調(diào)節(jié)閥開度關(guān)系曲線，確定壓縮空氣調(diào)節(jié)閥開度，同時，保證噴射壓力在10～15Kpa；
(7)固硫劑噴入后，延時10至15分鐘，待脫硫反應(yīng)穩(wěn)定后，再進(jìn)行煙氣中排放SO2含量區(qū)間控制；(8)在噴射固硫劑脫硫過程中，控制煙氣中SO2含量B在控制區(qū)間下限a1和上限a2之間；①如檢測到的煙氣中SO2含量B在a1≤B≤a2之內(nèi)，保持現(xiàn)有的固硫劑噴入量和壓縮空氣輸送量不變；②如檢測到的煙氣中SO2含量B偏離控制區(qū)間，B＞a2或B＜a1，通過模糊控制方法進(jìn)行偏差修正，并逐步調(diào)節(jié)進(jìn)入控制區(qū)間；將檢測煙氣中SO2含量B與0．5(a1+a2)比較，計算偏差值△Q，△Q進(jìn)入模糊控制規(guī)則表尋找SO2含量對應(yīng)的定量給料裝置電流信號經(jīng)驗值m，模糊控制規(guī)則表可以人工修正，計算機(jī)按(0．4～0．8)m△Q的步伐改變定量給料裝置給料的電流信號，增加或減少固硫劑量，再根據(jù)氣固比確定壓縮空氣量，逐步逼近控制區(qū)間，當(dāng)檢測到的煙氣中SO2含量B進(jìn)入控制區(qū)間a1≤B≤a2后，停止修正調(diào)節(jié)；③增加或減少給料量完畢后，延時30秒，待脫硫反應(yīng)穩(wěn)定后重復(fù)上述判斷，煙氣中SO2含量在控制區(qū)間，系統(tǒng)停止調(diào)節(jié)，以此時給料量恒定給料，否則，重復(fù)上述的調(diào)節(jié)。
本發(fā)明的好處是實時跟蹤煙氣中SO2含量，從而達(dá)到噴入爐內(nèi)的固硫劑量、壓縮空氣量最佳，實現(xiàn)脫硫率的最佳控制，最經(jīng)濟(jì)方式運行，進(jìn)入爐內(nèi)的冷風(fēng)量最合適，對鍋爐熱效率影響最小。
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明實施例1(1)實測煙氣中SO2的含量、鍋爐給煤粉量、鍋爐出力、排煙溫度、爐內(nèi)含氧量，計算機(jī)通過數(shù)學(xué)模型計算出首次噴射固硫劑的需要量；①通過專家控制器對煤種進(jìn)行選擇，專家控制器是預(yù)先錄入計算機(jī)內(nèi)的該鍋爐可能燃燒的全部煤種的煤質(zhì)分析資料(Cy、Hy、Oy、Ny、Sy、Wy)②通過數(shù)學(xué)模型計算出每公斤煤燃燒產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣量Vy(Nm3／kg)；即Vy=0．01866Cy+0．007Sy+0．008Ny+0．0124Wy+0．111Hy+1．0161αVo-0．21Vo+1．244Gwh(Nm3／kg)其中Cy、Sy、Ny、Wy、Hy為電廠燃煤化驗單中的分析基，α為過?？諝庀禂?shù)(根據(jù)氧化鋯檢測儀測得的含氧量計算出α，α=21／(21-A)，A為檢測的含氧量)。
Vo為理論空氣需要量，Vo=0．0889Ky+0．265Hy-0．0333Oy(Nm3／kg)Ky=Cy+0．375Sy
Gwh為霧化燃油用蒸汽重量(只燒煤時不用霧化燃油用蒸汽Gwh=0)Vy為一公斤煤產(chǎn)生煙氣的容積(一公斤煤在α＞1的情況下完全燃燒時的煙氣容積)③根據(jù)實測的鍋爐煤粉給量G(kg／h)，計算出每小時產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣總量V1(m3／h)；V1=Vy×G(Nm3／h)④上述計算的煙氣量為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積，將其轉(zhuǎn)換為實測排煙溫度(T2)下的體積V2=(V1×T2)／273(m3／kg)⑤根據(jù)檢測的煙氣中SO2含量B(ppm值)、每小時鍋爐產(chǎn)生的煙氣量V2，計算出鍋爐每小時SO2的排放量Q(kg／h)；Q=V2×B×2．86÷10-6(kg／h)⑥根據(jù)鍋爐每小時SO2的排放量Q，可計算出爐內(nèi)S的產(chǎn)生量Q1(kg／h)Q1=0．5×Q(kg／h)⑦根據(jù)檢測的鍋爐出力，通過預(yù)先輸入計算機(jī)內(nèi)的鍋爐出力-最佳鈣硫比曲線，確定該鍋爐出力下的最佳鈣硫比(CaO／S)K1。
⑧根據(jù)K1、Q1，確定CaO的需要量Q2(kg／h)。
Q2=56×Q1×K1÷32⑨根據(jù)Q2量，確定出固硫劑噴入的需要量QAQA=K2×K3×100×Q2÷56K2取0．9-0．98；K3取0．85-0．95(2)根據(jù)數(shù)學(xué)模型計算出的固硫劑噴入的需要量QA(kg／h)，計算機(jī)計算出定量給料裝置的給料轉(zhuǎn)速(n1)，并將給料轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成對應(yīng)頻率的電流信號，以4-20mA的電流信號向給料裝置變頻調(diào)速控制柜設(shè)定轉(zhuǎn)速(定量給料裝置的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)為變頻調(diào)速)；n1=QA×Zil×60×W1n1為定量給料裝置電機(jī)轉(zhuǎn)速(r／min)；Zi1為定量給料裝置機(jī)械傳動變比；W1為定量給料裝置每轉(zhuǎn)下料量的標(biāo)定值(kg／r)；FG1=(20×n1)／neFG1為計算機(jī)向給料裝置變頻調(diào)速控制柜設(shè)定的轉(zhuǎn)速控制電流信號ne1為給料裝置傳動電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速(3)定量給料裝置將料給入計量裝置，該裝置對給料量進(jìn)行準(zhǔn)確計量(計量量為Qw2)。然后料進(jìn)入下料溜槽，在下料溜槽內(nèi)受高、低料位控制，保證一定的料封料位后，料進(jìn)入密封給料螺旋；(4)計算機(jī)實時跟蹤計量裝置的計量值Qw2，計算出密封給料螺旋電機(jī)轉(zhuǎn)速n2，n2=(Qw2×Zi2)／(60×W2)(r／min)n2為密封給料螺旋電機(jī)轉(zhuǎn)速(r／min)；Zi2為密封給料螺旋傳動變比；W2為密封給料螺旋每轉(zhuǎn)下料量的標(biāo)定值(kg／r)；計算機(jī)將密封給料螺旋排料轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成對應(yīng)頻率的電流信號，以4-20mA的電流信號向密封給料螺旋變頻調(diào)速控制柜設(shè)定轉(zhuǎn)速(密封給料螺旋的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)為變頻調(diào)速)；FG2=(20×n2)／ne2FG2為計算機(jī)向給料裝置變頻調(diào)速控制柜設(shè)定的轉(zhuǎn)速控制電流信號ne2為密封螺旋傳動電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速(5)計算機(jī)根據(jù)計量裝置計量的固硫劑量實際給料量Qw2、氣力輸送的氣固比K4，確定壓縮空氣的需用量Qw3(m3／h)；QW3=K4×QW2(m3／h)K4取0．95-1．2(6)在保證10-15Kpa噴射壓力的前提下，根據(jù)壓縮空氣的需用量QW3及預(yù)先輸入計算機(jī)內(nèi)的壓縮空氣流量與調(diào)節(jié)閥開度曲線關(guān)系，確定壓縮空氣調(diào)節(jié)閥的開度設(shè)定值，由計算機(jī)實時調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)閥的開度，以適量的壓縮空氣量將固硫劑噴射到鍋爐內(nèi)；(7)延時10至15分鐘，待脫硫反應(yīng)穩(wěn)定后，煙氣中SO2含量進(jìn)行區(qū)間控制；(8)在噴射固硫劑脫硫過程中，控制煙氣中SO2含量B在控制區(qū)間下限380(ppm)和上限420(ppm)之間；①如檢測到的煙氣中SO2含量B在380ppm≤B≤420ppm之內(nèi)，保持現(xiàn)有的固硫劑噴入量和壓縮空氣輸送量不變；②如檢測到的煙氣中SO2含量B偏離控制區(qū)間，B＞420ppm或B＜380ppm，通過模糊控制方法進(jìn)行偏差修正，并逐步調(diào)節(jié)；將檢測煙氣中SO2含量B與0．5×(380+420)ppm比較，計算偏差值△Q，△Q進(jìn)入模糊控制規(guī)則表(即模糊算法器)尋找SO2含量對應(yīng)的定量給料裝置電流信號經(jīng)驗值m，模糊控制規(guī)則表可以人工修正；即當(dāng)SO2含量B＞420ppm或B＜380ppm時，計算機(jī)按0．618m△Q(△Q為變量)的步伐來改變定量給料裝置的電流信號，增加或減少固硫劑量下料量，壓縮空氣調(diào)節(jié)閥根據(jù)計量裝置的實時計量值，按氣固比跟蹤調(diào)節(jié)，SO2含量逐步逼近控制區(qū)間，當(dāng)檢測到的煙氣中SO2含量B進(jìn)入控制區(qū)間380ppm≤B≤420ppm后，停止修正調(diào)節(jié)，以此時給料量恒定給料。
定量給料裝置的電流信號FG1(i+1)=FG1(i)+0．618×m×△Q(mA)FG1為定量給料裝置的電流信號m為△Q進(jìn)入模糊控制規(guī)則表尋找的經(jīng)驗對應(yīng)值△Q為檢測煙氣中SO2含量值與0．5×(380+420)ppm比較值③增加或減少給料量完畢后，延時30秒，待脫硫反應(yīng)穩(wěn)定后重復(fù)上述判斷，煙氣中SO2含量在控制區(qū)間，系統(tǒng)停止調(diào)節(jié)，以此時給料量恒定給料，否則，重復(fù)上述的調(diào)節(jié)。
實施例2在上述的控制中，在噴射固硫劑脫硫過程中，控制煙氣中SO2含量B在控制區(qū)間下限380(ppm)和上限420(ppm)之間；①如檢測到的煙氣中SO2含量B在380ppm≤B≤420ppm之內(nèi)，保持現(xiàn)有的固硫劑噴入量和壓縮空氣輸送量不變；②如檢測到的煙氣中SO2含量B偏離控制區(qū)間，B＞420ppm或B＜380ppm，通過模糊控制方法進(jìn)行偏差修正，并逐步調(diào)節(jié)；將檢測煙氣中SO2含量B與0．5×(380+420)ppm比較，計算偏差值△Q，△Q進(jìn)入模糊控制規(guī)則表(即模糊算法器)尋找SO2含量對應(yīng)的定量給料裝置電流信號經(jīng)驗值m，模糊控制規(guī)則表可以人工修正；即當(dāng)SO2含量B＞420ppm或B＜380ppm時，計算機(jī)按0．5m△Q(△Q為變量)的步伐來改變定量給料裝置的電流信號，增加或減少固硫劑量下料量，壓縮空氣調(diào)節(jié)閥根據(jù)計量裝置的實時計量值，按氣固比跟蹤調(diào)節(jié)，SO2含量逐步逼近控制區(qū)間，當(dāng)檢測到的煙氣中SO2含量B進(jìn)入控制區(qū)間380ppm≤B≤420ppm后，停止修正調(diào)節(jié)，以此時給料量恒定給料。
定量給料裝置的電流信號FG1(i+1)=FG1(i)+0．5×m×△Q(mA)FG1為定量給料裝置的電流信號m為△Q進(jìn)入模糊控制規(guī)則表尋找的經(jīng)驗對應(yīng)值△Q為檢測煙氣中SO2含量值與0．5×(380+420)ppm比較值③增加或減少給料量完畢后，延時30秒，待脫硫反應(yīng)穩(wěn)定后重復(fù)上述判斷，煙氣中SO2含量在控制區(qū)間，系統(tǒng)停止調(diào)節(jié)，以此時給料量恒定給料，否則，重復(fù)上述的調(diào)節(jié)。
權(quán)利要求
1．一種鍋爐噴射固硫劑脫硫模糊控制方法，其特征在于(1)未向爐內(nèi)噴射固硫劑之前，實測煙氣中SO2含量、鍋爐給煤粉量、鍋爐出力、排煙溫度、爐內(nèi)含氧量并輸入計算機(jī)，計算機(jī)通過數(shù)學(xué)模型計算出首次固硫劑噴入的需要量；(2)根據(jù)固硫劑噴入的需要量，計算機(jī)計算出定量給料裝置的給料轉(zhuǎn)速，再將給料轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成對應(yīng)頻率的電流信號，通過電流信號向給料裝置變頻調(diào)速控制柜設(shè)定轉(zhuǎn)速；(3)計量裝置計量定量給料裝置的給料量；(4)下料溜槽內(nèi)受高、低料位控制，保持料封料位；(5)計算機(jī)實時跟蹤計量裝置的計量值，計算機(jī)計算出密封給料螺旋的轉(zhuǎn)速，再將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成對應(yīng)頻率的電流信號，通過電流信號向密封給料螺旋變頻調(diào)速控制柜設(shè)定轉(zhuǎn)速；(6)計算機(jī)根據(jù)實時跟蹤計量裝置的計量值，按給定氣固比值計算出壓縮空氣需要量，再根據(jù)預(yù)先輸入計算機(jī)的壓縮空氣流量與調(diào)節(jié)閥開度關(guān)系曲線，確定壓縮空氣調(diào)節(jié)閥開度，同時，保證噴射壓力在10～15Kpa；(7)固硫劑噴入后，延時10至15分鐘，待脫硫反應(yīng)穩(wěn)定后，進(jìn)行煙氣中排放SO2含量區(qū)間控制；(8)在噴射固硫劑脫硫過程中，控制煙氣中SO2含量B在控制區(qū)間下限a1和上限a2之間；①．如檢測到的煙氣中SO2含量B在a1≤B≤a2之內(nèi)，保持現(xiàn)有的固硫劑噴入量和壓縮空氣輸送量不變；②．如檢測到的煙氣中SO2含量B偏離控制區(qū)間，B＞a2或B＜a1，通過模糊控制方法進(jìn)行偏差修正，并逐步調(diào)節(jié)進(jìn)入控制區(qū)間；將檢測煙氣中SO2含量B與0．5(a1+a2)比較，計算偏差值△Q，△Q進(jìn)入模糊控制規(guī)則表，尋找SO2含量對應(yīng)的定量給料裝置電流信號經(jīng)驗值m，模糊控制規(guī)則表可以人工修正，計算機(jī)按(0．4～0．8)m△Q的步伐來改變定量給料裝置的電流信號，增加或減少固硫劑量，再根據(jù)氣固比確定壓縮空氣量，逐步逼近控制區(qū)間，當(dāng)檢測到的煙氣中SO2含量B進(jìn)入控制區(qū)間a1≤B≤a2后，停止修正調(diào)節(jié)；③增加或減少給料量完畢后，延時30秒，待脫硫反應(yīng)穩(wěn)定后重復(fù)上述判斷，煙氣中SO2含量在控制區(qū)間，系統(tǒng)停止調(diào)節(jié)，以此時給料量恒定給料，否則，重復(fù)上述的調(diào)節(jié)。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍋爐噴射固硫劑脫硫模糊控制方法，其特征在于模糊控制方法進(jìn)行偏差修正，計算機(jī)按0．618m△Q的步伐來改變定量給料裝置的電流信號。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍋爐噴射固硫劑脫硫模糊控制方法，其特征在于模糊控制方法進(jìn)行偏差修正，計算機(jī)按0．5m△Q的步伐來改變定量給料裝置的電流信號。
全文摘要
本發(fā)明涉及鍋爐內(nèi)噴射固硫劑脫硫的模糊控制方法,其步驟是:(1)計算首次固硫劑需要量;(2)確定定量給料裝置轉(zhuǎn)速;(3)計量定量給料裝置給料量;(4)下料溜槽內(nèi)保持料封料位;(5)確定密封給料螺旋轉(zhuǎn)速;(6)確定壓縮空氣調(diào)節(jié)閥開度;(7)延時10至15分鐘;(8)控制SO
文檔編號B01D53/48GK1289631SQ00123090
公開日2001年4月4日 申請日期2000年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月18日
發(fā)明者王岱巖, 吳世華, 徐元洪, 金德健, 郭偉 申請人:鞍山西瑪環(huán)保有限公司