一种脱硫吸收塔pH值变工频混合控制系统及方法与流程

本发明涉及吸收塔ph值控制
技术领域：
，更具体地说，涉及一种脱硫吸收塔ph值变工频混合控制系统及方法。
背景技术：
湿式脱硫法主要利用吸收塔喷淋石灰石浆液与烟气中的二氧化硫、三氧化硫发生化学反应。从而降低烟囱二氧化硫排放，实现环保达标，在吸收塔中化学反应的主要指标是控制ph值，ph过高或过低都影响脱硫效率，因此，需要对ph值进行精确控制。对于脱硫吸收塔系统，ph值控制是一个复杂的过程，滞后性大、耦合性强，还要兼顾供浆液的管路畅通，故采用变频控制供浆泵为主导，辅助以供浆调节阀控制，实现ph值的精确控制的目的。随着环保日益重视，对火电机组二氧化硫排放的指标越来越严格，为了实现火电机组二氧化硫超低排放，需对原有的脱硫效率控制回路进行优化改造，原设计脱硫吸收塔浆液ph值为自动控制系统，采用单回路供浆调节阀控制ph值，该方法回路简单，但无法适应现在多煤种深度掺烧的需要，对硫份变化的适应性差，调节精度差，抗干扰能力差，以致于ph值控制滞后、波动大，满足不了超低排放的指标的要求。总结来说，现有吸收塔ph值控制系统存在的缺点如下：(1)原工频单回路控制方式下，调节阀节流损失大，调节阀动作频繁，管道振动大，同时对煤种的适应性差。(2)原控制方式下，当供浆量在低流量时，出现浆液流动性差，易造成管道堵塞，供浆中断进而出现环保指标超排，以致于被迫停机消缺。(3)原ph控制品质差，ph值波动大，对脱硫效率不利。(4)原控制回路无前馈控制，对负荷变动、硫份变化及烟气量变化等工况的适应性差，无法保证较高的脱硫效率。经检索，有关吸收塔ph值控制的方案已有较多公开，如中国专利号201110384426.8，发明创造名称为：一种吸收塔ph值调节方法；该申请案公开了一种吸收塔ph值调节方法，其包括：检测吸收塔出口处浆液的ph值；设定ph目标值；根据检测到的ph值和设定的ph目标值并基于pid算法来调节输送到吸收塔中石灰石浆液的流量，从而将所述ph值控制在所述ph目标值；其中，所述设定ph目标值包括：检测与所述吸收塔相关联的设备的负荷，根据负荷从ph设定值一负荷值对应关系表中查找与所检测的负荷对应的ph设定值，将该ph设定值设定为所述ph目标值。该申请案根据不同的设备负荷设定相应的ph目标值，能够在不同负荷或负荷发生变化的情况下尽可能地达到最佳脱硫效果。但该申请案首先仍不能很好的解决调节阀节流损失大，动作频繁，供浆量在低流量时易造成管道堵塞的问题，其次控制ph值波动较大，对脱硫效率不利。技术实现要素：1.发明要解决的技术问题为克服上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种脱硫吸收塔ph值变工频混合控制系统及方法；本发明通过优化吸收塔ph值自动控制逻辑，实现变频控制供浆泵转速，工频辅助控制供浆调节阀，实现全程自动调节，提高了ph值调节品质。2.技术方案为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：本发明的一种脱硫吸收塔ph值变工频混合控制系统，包括两个子模块，分别为供浆泵变频控制模块和供浆调节阀工频控制模块；两个子模块联合组成三冲量控制系统，pid为主控制器，pi为副控制器，在控制供浆泵频率的同时辅助控制供浆调节阀开度，以实现对吸收塔ph值的最优控制。更进一步地，所述供浆泵变频控制模块中，主控制器pid接受ph设定值与ph实际值的偏差，经比例、积分、微分作用及前馈作用形成浆液量需求指令，负荷动态前馈phff1、吸收塔入口so2浓度前馈phff2、烟气流量前馈phff3经计算获得phff，作为主控制器pid的总前馈信号；副控制器pi接受主控制器指令与实际管道浆液流量做偏差计算，形成最终的供浆泵频率指令。更进一步地，所述供浆调节阀工频控制模块中，供浆泵变频控制模块形成的供浆泵频率信号经f1(x)折线函数后，形成调节阀开度指令，用于控制供浆调节阀开度，保持供浆泵出口压力在合适的范围内运行。本发明的一种脱硫吸收塔ph值变工频混合控制方法，对供浆管道流量做最小流量限制，变频泵采用三冲量控制方式，当变频泵输出小于10hz时，输出保持不再减小频率，以保持管道有适量的流体流过，避免管道浆液长时间不流动而造成管道堵塞；当变频泵频率低于20hz时，逐渐关小供浆调节阀开度，以提高供浆压力，当变频泵频率高于40hz时，将供浆调节阀全开；辅助控制系统采用供浆调节阀工频控制方式，其开度与供浆变频泵频率的对应关系执行f1(x)折线函数，当调节阀开度小于10％时保持不再减小，防止管道浆液不流动而堵塞；供浆泵变频控制回路增加三个前馈信号，即负荷动态前馈、吸收塔入口so2浓度前馈、烟气流量前馈，前馈控制提高ph值控制响应速度，提高ph控制品质。更进一步地，所述的负荷动态前馈phff与机组负荷的对应关系：机组负荷(mw)phff1003001040025500406006066080。更进一步地，所述的吸收塔入口so2浓度前馈phff2与吸收塔入口so2浓度的对应关系：so2浓度(mg/nm3)phff20050015800231000321200451600682000812500933000100。更进一步地，所述的烟气流量前馈phff3与烟气流量的对应关系：烟气量(km3/h)phff300500880015100018120025160032200045250052300060。更进一步地，所述的总前馈信号phff＝0.55*phff1+0.25*phff2+0.2*phff3。更进一步地，主控制器pid参数kp、ki、kd与机组负荷的对应关系：机组负荷(mw)kpkikd6602.50.61.15003.20.521.23303.40.421.32643.60.251.35。更进一步地，变频泵频率与供浆调节阀开度指令之间的关系：变频泵频率(hz)供浆调节阀开度(％)501004095307625472032101205。3.有益效果采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：(1)本发明的一种脱硫吸收塔ph值变工频混合控制系统，为供浆泵变频控制和供浆调节阀工频控制两个模块联合三冲量控制系统，pid为主控制器，pi为副控制器，在控制供浆泵频率的同时辅助控制供浆调节阀开度，以实现对吸收塔ph值的最优控制；(2)本发明的一种脱硫吸收塔ph值变工频混合控制方法，2个模块协调动作控制参数，通过优化吸收塔ph值自动控制逻辑，实现变频控制供浆泵转速，工频辅助控制供浆调节阀，实现全程自动调节，提高ph值调节品质；(3)本发明的一种脱硫吸收塔ph值变工频混合控制方法，采用低流量限制设计，解决了管道浆液流量低造成的管道堵塞；采用变频控制，减少调节阀门节流损失，提高了供浆效率；采用工频辅助变频的混合控制，可克服单纯的工频控制调节阀、变频调节供浆泵转速两者的缺点，发挥两者的优点，实现ph值最优控制。(4)本发明的一种脱硫吸收塔ph值变工频混合控制方法，吸收塔ph值控制采用三冲量控制，主控制器pid采用变参数、自适应控制，辅助以前馈控制，副控制器pi采用快速回路，提高调节速度，现实提高ph值控制品质的目的。附图说明图1为本发明的脱硫吸收塔ph值变工频混合控制系统的组成结构图；图2为本发明中供浆泵变频调节ph值的控制原理图；图3为本发明中供浆调节阀开度的控制原理图；图4为本发明中吸收塔ph值变工频混合控制逻辑图。具体实施方式为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。实施例1结合图1，本实施例的一种脱硫吸收塔ph值变工频混合控制系统，由2个子模块组成，分别为：供浆泵变频控制模块，供浆调节阀工频控制模块。图2为供浆泵变频控制模块的控制原理图，其中：主控制器pid接受ph设定值与ph实际值的偏差，经比例、积分、微分作用及前馈作用形成浆液量需求指令，副控制器pi接受主控制器指令与实际管道浆液流量做偏差计算，形成最终的供浆泵频率指令。phff1为负荷动态前馈，phff2为吸收塔入口so2浓度前馈，phff3为烟气流量前馈，phff为脱硫吸收塔ph值变工频混合控制主控制器pid的总前馈信号。本实施例中吸收塔ph值变工频混合控制pid前馈phff1参数，如表1所示，本实施例设置机组负荷越高，对应的变频器转速越高，当机组负荷增加时，提前开大变频器转速，以提前增加石灰石浆液，提高ph值，以达到提前控制排放so2浓度的目的。表1phff1与机组负荷的对应关系机组负荷(mw)phff1003001040025500406006066080吸收塔ph值变工频混合控制pid前馈phff2参数，如表2所示：本实施例设置吸收塔入口so2越高，对应的变频器转速越高，当烟气含so2增加时，提前开大变频器转速，以提前增加石灰石浆液，提高ph值，以达到提前控制排放so2浓度的目的。表2phff2与吸收塔入口so2浓度的对应关系so2浓度(mg/nm3)phff20050015800231000321200451600682000812500933000100吸收塔ph值变工频混合控制pid前馈phff3参数，如表3所示，本实施例设置吸收塔入口烟气流量越高，对应的变频器转速越高，当烟气流量增加时，提前开大变频器转速，以提前增加石灰石浆液，提高ph值，以达到提前控制排放so2浓度的目的。表3phff3与烟气流量的对应关系烟气量(km3/h)phff300500880015100018120025160032200045250052300060其中phff＝0.55*phff1+0.25*phff2+0.2*phff3，为脱硫吸收塔ph值变工频混合控制主控制器pid的总前馈信号。副控制器pi设置为快速控制回路，k1p＝10.5，k1i＝0.28。吸收塔ph值变工频混合控制主控制器pid参数，如表4所示，本实施例设置机组负荷越高，对应的变频器转速pid控制越快速，当机组负荷增加时，加速开大变频器转速，可提前增加石灰石浆液，提高ph值，以达到提前控制排放so2浓度的目的。表4kp、ki、kd与机组负荷的对应关系机组负荷(mw)kpkikd6602.50.61.15003.20.521.23303.40.421.32643.60.251.35图3为供浆调节阀工频控制模块的控制原理图，其中：供浆泵频率信号，经f1(x)折线函数后，形成调节阀开度指令，属于工频控制回路。如表5所示，为f1(x)折线函数，该函数为通过大量试验取得的变频泵转速(频率)与供浆调节阀开度指令之间的关系，用于控制供浆调节阀开度，保持供浆泵出口压力在合适的范围内运行。表5变频泵转速(频率)与供浆调节阀开度指令之间的关系变频泵频率(hz)供浆调节阀开度(％)501004095307625472032101205本实施例的脱硫吸收塔ph值变工频混合控制系统即为供浆泵变频控制和供浆调节阀工频控制两个模块联合控制系统，三冲量控制系统，pid为主控制器，pi为副控制器，在控制供浆泵频率的同时辅助控制供浆调节阀开度，以实现对吸收塔ph值得最优控制。值得说明的是，原机组设计在脱硫浆液ph值为单回路控制，执行机构为供浆调节阀自动控制，该方式下，回路设计简单明了。但存在如下问题：一是调节阀节流损失大，管道振动大，磨损大；二是低流量时供浆管道流动性差，易管道堵塞；三是ph值控制品质差，波动大；四是未设计前馈回路，无法及时通过升降负荷及吸收塔入口so2变化实现pid提前调节。对硫份的适应性不好，给检修和运行带来诸多不便，为了适应机组深度配煤掺烧及超低排放的需要，保证机组在各种煤种下实现超低排放目标，本实施例设计的脱硫吸收塔ph值变工频混合控制系统及方法，解决了上述问题。当脱硫吸收塔ph值控制投入自动后，上述2个模块协调动作控制参数，保证机组排放达标运行，其中：对供浆管道流量做最小流量限制，变频泵采用三冲量控制方式，当变频泵输出小于10hz时，输出保持不再减小频率，以保持管道有适量的流体流过，避免管道浆液长时间不流动而造成管道堵塞，当变频泵频率低于20hz时，逐渐关小供浆调节阀开度，以提高供浆压力，当变频泵频率高于40hz时，将供浆调节阀全开，以减少调节阀的节流损失，辅助控制系统采用供浆调节阀工频控制方式，其开度与供浆变频泵频率的对应关系执行f1(x)为折线函数，当调节阀开度小于10％时保持不再减小，防止管道浆液不流动而堵塞。供浆泵变频控制回路增加三个前馈信号，即负荷前馈、吸收塔进口so2浓度前馈、烟气流量前馈，前馈控制提高ph值控制响应速度，提高ph控制品质。以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。当前第1页12