一种湿法脱硫系统石灰石浆液流量控制装置及其控制方法与流程

本发明属于燃煤电厂石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺技术领域，涉及一种湿法脱硫系统石灰石浆液流量控制装置及其控制方法。

技术背景

石灰石浆液供给系统作为石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺的附属系统，主要作用是为吸收塔浆池供给石灰石，吸收塔浆液通过浆液循环泵连续与烟气逆向接触，达到脱除烟气中so2污染物、实现总排口烟气so2污染物超低排放的目的。成品的石灰石粉应不低于250目的合格过滤筛率，石灰石粉与工艺水按照比例配置成一定含固量的石灰石浆液，石灰石浆液通过浆液泵输送至吸收塔浆池，因石灰石浆液箱与吸收塔浆池有明显的液位差，浆液泵的扬程必须高于吸收塔浆池液位，从而防止吸收塔浆液倒灌至石灰石浆液箱。浆液泵主要有变频泵和定频泵，变频泵可通过变频器调节实现石灰石浆液流量的控制，定频泵普遍通过配套安装的调门进行流量控制。实际生产过程中，由于石灰石浆液为液固混合体形态，工艺系统有普遍的磨损现象且伴随着频繁的检修维护工作，因此变频器、调门与石灰石浆液流量的线性关系会越来越差，尤其是低流量范围的调节存在较大偏差，难以实现石灰石浆液流量的精准调控，运行人员经常性通过石灰石浆液泵的开关操作进行间断性供给，而且普遍存在过量供给的情况，从而导致吸收塔浆液ph值较大波动，一方面影响石膏品质，一方面也造成石灰石吸收剂的浪费。

ph值的波动易引起吸收塔塔壁二水硫酸钙的结晶垢，结晶垢厚度达到一定程度容易脱落，或者堵塞浆液循环泵入口滤网，或者对浆液循环泵叶轮、循环浆液管壁衬胶造成磨损，或者随着浆液循环泵堵塞喷淋层喷嘴，不但影响正常的脱硫效率，而且也增加了停机检修维护的工作量。石灰石的过量供给，石膏浆液的氧化结晶过程将会受到影响，进一步影响脱硫效率的稳定控制，从而造成总排口so2污染物瞬时超标的风险。因此石灰石浆液供给系统粗放型的运行方式，一定程度上增加了脱硫系统运行成本，同时也不利于脱硫系统的安全稳定运行。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种湿法脱硫系统石灰石浆液流量控制装置，解决现有技术中存在的湿法脱硫系统中石灰石浆液过量供给的问题。

本发明的目的还在于提供一种湿法脱硫系统石灰石浆液流量控制装置的控制方法。

本发明采用的技术方案是，一种湿法脱硫系统石灰石浆液流量控制装置，包括浆液缓冲箱，浆液缓冲箱的上方入口连接有石灰石供浆泵提供石灰石浆液供给，下方出口连接有脱硫吸收塔上的石灰石浆液入塔通道，浆液缓冲箱内部设置有搅拌装置，搅拌装置与浆液缓冲箱内壁之间竖直设置有半开式挡板，半开式挡板与浆液缓冲箱间隙的正上方设置有光电式液位计，所述浆液缓冲箱下方出口和吸收塔之间设置有可调节流量阀。

浆液缓冲箱下方出口的标高高于脱硫吸收塔浆池液位，所述流量控制装置最低水平高度高于浆液缓冲箱下方出口标高。

浆液缓冲箱整体为圆柱体，且上半部分直径大于下半部分，上下两部分之间通过喇叭口对接，下半部分的底部为半球形，整个也将缓冲箱无水平死角。

搅拌装置包括双向旋转电机，双向旋转电机的输出轴上依次设置有上层搅拌器和下层搅拌器，上层搅拌器的直径与浆液缓冲箱上半部分相匹配，下层搅拌器与浆液缓冲箱的下半部分相匹配，搅拌装置安装在浆液缓冲箱顶部。

双向旋转电机与下层搅拌器轴通过单向轴承相连，下层搅拌器轴与单向轴承内周固定连接，上层搅拌器与下层搅拌器为同心轴，上层搅拌器套接于下层搅拌器轴外，上层搅拌器轴与单向轴承外周固定连接；上层搅拌器和下层搅拌器均为螺带式，双向旋转电机正旋转只带动下层搅拌器运行，反向旋转带动上层搅拌器和下层搅拌器同时运行。

光电式液位计安装位置应远离石灰石浆液供给管路，所述半开式挡板上下接口均为开放式。

可调节流量阀进口管连接于浆液缓冲箱小圆柱半球形的底部，出口管道以一定的下倾角度对接于吸收本体，确保石灰石浆液通过高度落差实现自流。

可调节流量阀具备信号控制功能，可选择电动或气动球阀，所述双向旋转电机、光电式液位计以及可调节流量阀均连接至控制系统。

本发明的技术方案还在于，一种湿法脱硫系统石灰石浆液流量控制装置的控制方法，采用一种湿法脱硫系统石灰石浆液流量控制装置，具体的控制方法如下：

步骤1：在湿法脱硫系统运行工况下通过实时更新参数核算理论石灰石浆液供给量，计算方法如下：

其中，脱硫系统标准烟气量为q(m³/h)，原烟气so2浓度为c(mg/m³)，石灰石浆液质量含固量为sc(％)，石灰石浆液密度为ρ(kg/m³)，石灰石浆液流量为q(m³/h)；设定脱硫系统钙硫比为1.03，石灰石纯度为95％，脱硫效率为99％；其中碳酸钙分子量为100g/mol，二氧化硫分子量为64g/mol；

步骤2：打开石灰石供浆泵直至浆液缓冲箱达到高液位，然后关停石灰石供浆泵；

步骤3：可调节流量阀获得系统指令调整阀门开度，光电式液位计监测5min之内的液位变化获得实际的石灰石浆液供给量，具体计算方法如下：

其中，浆液缓冲箱的直径为第一液位为h1(m)，第二液位为h2(m)，液位变化周期为5min；

步骤4：如果理论石灰石浆液供给量和实际石灰石浆液供给量偏差超出保证值范围，可调节流量阀进行微调，确保体积流量在偏差范围内；

步骤5：浆液缓冲箱液位降至低液位限值，石灰石供浆泵开启，给浆液缓冲箱补充浆液至高液位，补浆过程中光电式液位计关闭，石灰石浆液供给量保持上一周期的体积流量；

步骤6：当浆液缓冲箱液位达到高液位，石灰石浆液泵停运，光电式液位计开启，如此实现石灰石浆液流量的周期性控制。

本发明相对于现有技术，取得了以下的技术效果：

通过自流的方式实现石灰石浆液连续且精准的流量调节，避免吸收塔浆液ph值的波动，将吸收塔浆液中的碳酸钙含量控制在保证值范围内，维持脱硫系统稳定的钙硫比。有效地提升了脱硫系统精细化、自动化控制运行，降低了脱硫系统生产运行成本，确保了脱硫系统运行安全稳定性。

附图说明

图1本发明流量控制装置中石灰石浆液供给系统工艺及石灰石浆液流量控制装置安装位置图；

图2本发明一种湿法脱硫系统石灰石浆液流量控制装置石灰石浆液流量控制装置图；

图3本发明一种湿法脱硫系统石灰石浆液流量控制装置石灰石浆液流量控制方法说明。

图中，1.脱硫吸收塔，2.石灰石供浆泵，3.浆液缓冲箱，4.双向旋转电机，5.单向轴承，6.光电式液位计，7.半开式挡板，8.上层搅拌器，9.下层搅拌器，10.可调节流量阀。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但本发明并不局限于该具体实施方式。

一种湿法脱硫系统石灰石浆液流量控制装置，如图1所示，包括浆液缓冲箱3，浆液缓冲箱3的上方入口连接有石灰石供浆泵2提供石灰石浆液供给，下方出口连接有脱硫吸收塔1上的石灰石浆液入塔通道，浆液缓冲箱3内部设置有搅拌装置，搅拌装置与浆液缓冲箱内壁之间竖直设置有半开式挡板7，半开式挡板7与浆液缓冲箱3间隙的正上方设置有光电式液位计6，所述浆液缓冲箱3下方出口和吸收塔之间设置有可调节流量阀10。

浆液缓冲箱3下方出口的标高高于脱硫吸收塔1浆池液位，所述流量控制装置最低水平高度高于浆液缓冲箱3下方出口标高。

如图2所示，浆液缓冲箱3整体为圆柱体，且上半部分直径大于下半部分，上下两部分之间通过喇叭口对接，下半部分的底部为半球形，整个也将缓冲箱3无水平死角。该设计不留水平死角，避免石灰石颗粒在缓冲箱内堆积。

搅拌装置包括双向旋转电机4，双向旋转电机4的输出轴上依次设置有上层搅拌器8和下层搅拌器9，上层搅拌器8的直径与浆液缓冲箱3上半部分相匹配，下层搅拌器9与浆液缓冲箱3的下半部分相匹配，搅拌装置安装在浆液缓冲箱3顶部。

双向旋转电机4与下层搅拌器轴通过单向轴承5相连，下层搅拌器9轴与单向轴承5内周固定连接，上层搅拌器8与下层搅拌器9为同心轴，上层搅拌器8套接于下层搅拌器9轴外，上层搅拌器8轴与单向轴承5外周固定连接；上层搅拌器和下层搅拌器均为螺带式，双向旋转电机4正旋转只带动下层搅拌器9运行，反向旋转带动上层搅拌器8和下层搅拌器9同时运行。正常过程中只运行下层搅拌器，如果石灰石浆液含固量偏高上下两层搅拌器可同时运行。

光电式液位计6安装位置应远离石灰石浆液供给管路，所述半开式挡板7上下接口均为开放式。为避免浆液供给过程和搅拌器对液位的扰动。

可调节流量阀10进口管连接于浆液缓冲箱3小圆柱半球形的底部，出口管道以一定的下倾角度对接于吸收本体，确保石灰石浆液通过高度落差实现自流。

可调节流量阀10具备信号控制功能，可选择电动或气动球阀，所述双向旋转电机4、光电式液位计6以及可调节流量阀10均连接至控制系统。

一种湿法脱硫系统石灰石浆液流量控制装置的控制方法，其特征在于，采用一种湿法脱硫系统石灰石浆液流量控制装置，具体的控制方法如下：

步骤1：在湿法脱硫系统运行工况下通过实时更新参数核算理论石灰石浆液供给量，计算方法如下：

其中，脱硫系统标准烟气量为q(m³/h)，原烟气so2浓度为c(mg/m³)，石灰石浆液质量含固量为sc(％)，石灰石浆液密度为ρ(kg/m³)，石灰石浆液流量为q(m³/h)；设定脱硫系统钙硫比为1.03，石灰石纯度为95％，脱硫效率为99％；其中碳酸钙分子量为100g/mol，二氧化硫分子量为64g/mol；

步骤2：打开石灰石供浆泵2直至浆液缓冲箱3达到高液位，然后关停石灰石供浆泵2；

步骤3：可调节流量阀10获得系统指令调整阀门开度，光电式液位计监测5min之内的液位变化获得实际的石灰石浆液供给量，具体计算方法如下：

其中，浆液缓冲箱的直径为第一液位为h1(m)，第二液位为h2(m)，液位变化周期为5min；

步骤4：如果理论石灰石浆液供给量和实际石灰石浆液供给量偏差超出保证值范围，可调节流量阀10进行微调，确保体积流量在偏差范围内；

步骤5：浆液缓冲箱液位降至低液位限值，石灰石供浆泵开启，给浆液缓冲箱补充浆液至高液位，补浆过程中光电式液位计6关闭，石灰石浆液供给量保持上一周期的体积流量；

步骤6：当浆液缓冲箱3液位达到高液位，石灰石浆液泵2停运，光电式液位计6开启，如此实现石灰石浆液流量的周期性控制。

流量控制装置最低水平高度高于出口标高，其安装位置可置于脱硫系统原烟道水平侧或者原烟道顶部水平位置，确保石灰石浆液通过高度落差实现自流。为了确保液位监测的准确性，缓冲箱容量按照脱硫系统设计出力下1h的石灰石供浆量(m³/h)，缓冲箱的最大设计液位为6m，由此可计算得出缓冲箱大圆柱的直径，即设计工况下每5min液位下降0.5m。确保石灰石供浆泵在5～10min可以补充满浆液缓冲箱。

考虑了石灰石浆液液固混合体的特性，该设计不留水平死角，避免石灰石颗粒在缓冲箱内堆积。考虑到石灰石浆浆液制备过程中密度的波动，设计同心轴双层螺带式搅拌器，但不限于此形式，正常过程中只运行下层搅拌器，如果石灰石浆液含固量偏高上下两层搅拌器可同时运行。考虑到浆液供给过程和搅拌器对液位的扰动，设计半开式挡板确保光电式液位计液位监测的准确平稳，同时也充分考虑了液位监测垂直面固体颗粒物的堆积。可调节流量阀应具备信号控制功能，可选择电动或气动球阀，但不限于此形式。

脱硫系统标准烟气量为q(m³/h)，原烟气so2浓度为c(mg/m³)，石灰石浆液质量含固量为sc(％)，石灰石浆液密度为ρ(kg/m³)，石灰石浆液流量为q(m³/h)；设定脱硫系统钙硫比为1.03，石灰石纯度为95％，脱硫效率为99％；其中碳酸钙分子量为100g/mol，二氧化硫分子量为64g/mol，其石灰石浆液理论供给量计算公式为：

第一部分数据为运行工况，需控制系统实时更新计算，第二部分为具体燃煤电厂的常数，第三部分为恒定常数。第一部分石灰石浆液质量含固量可通过单位时间补水量和单位时间石灰石给粉量直接进行计算；如果有石灰石浆液密度监测装置，可通过公式：sc＝(0.128×ρ-125.08)/100直接折算为质量含固量，第二部分和第三部分具体到某个燃煤电厂可整体作为信号传输的常数。

浆液缓冲箱的直径为第一液位为h1(m)，第二液位为h2(m)，液位变化周期为5min，石灰石浆液的实际供给量计算公式为：

具体运行过程为：在机组运行工况下通过实时更新参数核算理论石灰石浆液供给量，浆液缓冲箱高液位，石灰石供浆泵停运，可调节流量阀获得指令调整阀门开度，光电式液位计监测5min之内的液位变化获得实际的石灰石浆液供给量，如果体积流量偏差超出保证值范围，可调节流量阀进行微调，确保体积流量在偏差范围内。浆液缓冲箱液位降至低液位限值，石灰石供浆泵开启，给浆液缓冲箱补充浆液至高液位，补浆过程中液位监测信号关闭，石灰石浆液供给量保持上一周期的体积流量，石灰石浆液泵停运，液位监测信号开启，如此周期性控制。