一种氨水吸收塔综合控制系统及方法与流程

本发明属于工业计算机实时控制技术领域，具体涉及一种氨水吸收塔综合控制系统及方法。

背景技术：

传统烧结生产排放的烟气污染较为严重，主要污染物为二氧化硫和氮氧化物。随着国家对烟气排放标准逐渐严格化，一系列烟气脱硫、脱硝工程开始建设。一种有效的烟气脱硝方式为使用氨气作为还原剂，将氮氧化物还原为氮气和水。氨站系统负责生产氨气，生产过程中排出的废水含有高浓度的氨氮化合物，需要对氨站废水进行提取氨气和氨水吸收的二次处理过程。其中氨水吸收的主要反应容器为氨水吸收塔，塔内自上而下流动的循环氨水与自下而上通入的氨气进行接触并溶解，循环过程中氨水浓度不断升高，最终将达到浓度要求的氨水进行回收。现场氨水吸收塔综合控制系统包括氨水吸收塔、进水开关阀、循环水泵、循环开关阀、回收开关阀、氨水液位计和氨水密度计及相关管道。氨水吸收塔为塔釜结构，塔内中、上部为氨气与循环氨水接触溶解区域，塔下釜内为氨水储存区域。进水开关阀位于氨水吸收塔顶部进水管道上，用于控制进入塔内新水的通断。循环水泵连接氨水吸收塔底部循环管道出口处，用于将塔底氨水抽到塔顶，两台循环水泵一台工作一台备用。循环开关阀位于氨水吸收塔顶部循环管道入口处，用于控制循环氨水的通断。回收开关阀位于氨水吸收塔顶部循环管道支路的回收管道上，用于控制回收氨水的通断。氨水液位计和氨水密度计位于氨水吸收塔底部，氨水液位计用于测量釜内氨水液位，氨水密度计用于测量釜内氨水密度。

氨水吸收塔的控制核心是对塔内氨水浓度与氨水液位的控制，因为在不同的生产阶段，氨水浓度与氨水液位会有不同的表现形式，通过对氨水浓度与氨水液位变化的分析判断，结合生产经验，就能够确定适宜的控制方式。传统氨水吸收塔综合控制采用人工方式，这种人工控制方式效率低、反应滞后，甚至判断失误，常常出现回收氨水浓度不稳定，塔内氨水液位过低的现象，导致后续生产受影响，氨水回收质量不合格。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的是提供一种氨水吸收塔综合控制系统及方法，通过对氨水吸收塔内氨水密度和氨水液位的实时检测，并根据检测和分析结果对各管路阀门和循环水泵进行综合控制，实现了对氨水吸收塔生产过程的综合控制。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的一种氨水吸收塔综合控制系统，包括氨水吸收塔、氨气进气管路、进水管路、进水开关阀及氨水回收管路、回收开关阀、氨水收集罐及控制系统，其特征在于，所述的氨气进气管路设置在氨水吸收塔的中部，进水管路设置在氨水吸收塔的顶部，在氨水吸收塔的侧面设有循环管路，所述的循环管路一端与氨水吸收塔底部连通，另一端与氨水吸收塔的上部连通，所述的循环管路分为下段、中段和上段三部分，在循环管路的下段与中段之间设有循环水泵，在所述的循环管路的上段设有循环开关阀，在所述的氨水吸收塔的下部设有氨水液位计和氨水密度计，所述的氨水回收管路一端通过三通与循环管路上段和中段连通、另一端与氨水收集罐连通；

所述的控制系统为智能控制系统，包括可编程逻辑控制器、控制分析单元、指令跟踪单元、生产指令执行单元和报警指令执行单元；所述的可编程逻辑控制器的输入端与氨水液位计和氨水密度计相连接，所述的可编程逻辑控制器的输出端与进水开关阀、循环水泵、循环开关阀和回收开关阀电性相连，所述的可编程逻辑控制器输出端还与所述的控制分析单元输入端连接，控制分析单元输出端与所述的指令跟踪单元输入端连接，指令跟踪单元输出端分别与所述的生产指令执行单元输入端和所述的报警指令执行单元输入端连接，指令跟踪单元输出端还与控制分析单元输入端连接，生产指令执行单元输出端和报警指令执行单元输出端分别与可编程逻辑控制器输入端连接。

本发明的一种氨水吸收塔综合控制方法，采用上述氨水吸收塔综合控制系统，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、控制分析单元用于对氨水吸收塔内氨水浓度和氨水液位信号进行检测和分析，并将分析指令信息发送给指令跟踪单元；

步骤2、指令跟踪单元用于跟踪确认控制分析单元的分析指令信息、接收分析指令信息并回传确认，指令跟踪单元控制流程的具体步骤如下：

步骤2.1、扫描控制分析单元分析指令信息；

步骤2.2、当收到控制分析单元的分析指令信息时，将确认信息发送给控制分析单元；

步骤2.3、当收到控制分析单元的回应确认信息时，进入步骤2.4；当没有收到控制分析单元的回应确认信息时，进入步骤2.1；

步骤2.4、收到控制分析单元的回应确认信息，发送执行确认分析指令信息给控制分析单元；

步骤2.5、当收到控制分析单元的回应执行确认分析指令信息时，进入步骤2.6；当没有收到控制分析单元的回应执行确认分析指令信息时，进入步骤2.1；

步骤2.6、将分析指令信息分别发送给生产指令执行单元和报警指令执行单元；

步骤3、生产指令执行单元和报警指令执行单元根据指令跟踪单元下发的相关分析指令信息分别进行分析判断，确定各个阀门和循环水泵的开启和关闭程度，然后分别向可编程逻辑控制器下发相关生产指令和报警指令

步骤3.1、生产指令执行单元分析判断的依据和实施控制的具体步骤如下：

步骤3.1.1、在待机控制阶段中系统依次关闭两台循环水泵、关闭循环开关阀、关闭进水开关阀、关闭回收开关阀，当以上设备在控制前就处于目标位置时，不对其进行控制；

步骤3.1.2、在循环吸收控制阶段中，系统依次打开一台循环水泵、打开循环开关阀、关闭进水开关阀、关闭回收开关阀，当以上设备在控制前就处于目标位置时，不对其进行控制；

步骤3.1.3、在氨水回收控制阶段中，系统依次打开一台循环水泵、关闭进水开关阀、关闭循环开关阀、打开回收开关阀，当以上设备在控制前就处于目标位置时，不对其进行控制；

步骤3.1.4、在补新水控制阶段中，系统依次关闭两台循环水泵、关闭循环开关阀、关闭回收开关阀、打开进水开关阀，当以上设备在控制前就处于目标位置时，不对其进行控制；

步骤3.2、报警指令执行单元根据三类报警指令进行分析判断，实施控制的具体步骤如下：

三类报警指令分别是：1)循环吸收控制阶段氨水液位与氨水浓度异常报警；2)氨水回收控制阶段氨水液位与氨水浓度异常报警；3)补新水控制阶段氨水液位与氨水浓度异常报警；

步骤3.2.1、首先检查循环水泵运行状态，如果发生循环水泵跳停故障时，自动启动备用水泵工作；其次检查相关阀门开闭状态，当有阀门处于异常状态时，快速开闭两次该阀门排除卡死现象；

步骤3.2.2、可编程逻辑控制器将对循环水泵和阀门的调整信息反馈给控制分析单元，当异常状况解决时，控制分析单元解除报警；当异常状况仍然存在时，控制分析单元继续发送报警指令，此时，报警指令执行单元采用按周期时间间隔进行控制调整；

步骤3.2.3、当有重大故障需要停止运行时，自动关闭循环水泵运行并关闭相关开关阀门保证现场设备与人员的安全性。

与现有技术相比，本发明的优点是：

由于本发明的综合控制系统采用控制系统为智能控制系统，控制分析单元对氨水吸收塔内氨水浓度和氨水液位信号进行检测和分析，并将分析指令信息发送给指令跟踪单元；指令跟踪单元跟踪确认控制分析单元的分析指令信息、接收分析指令信息并回传确认；报警指令执行单元根据三类报警指令进行分析判断的依据和实施控制。

本发明通过对氨水吸收塔内氨水液位与氨水密度的实时检测和分析，对各管道阀门的综合控制，实现了氨水吸收塔生产过程的综合控制。

附图说明

图1为本发明的氨水吸收塔综合控制系统示意图；

图2为本发明的计算机软件系统结构框图；

图3为本发明的生产指令执行单元控制流程示意图；

图4为本发明的报警指令执行单元控制流程示意图。

具体实施方式

为了能够清晰、详细和完整的描述本发明，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。

如图1和图2所示，本发明的一种氨水吸收塔综合控制系统，包括氨水吸收塔1、氨气进气管路2、进水管路3、进水开关阀4及氨水回收管路8、回收开关阀9、氨水收集罐10及控制系统，其特征在于，所述的氨气进气管路2设置在氨水吸收塔1的中部，进水管路3设置在氨水吸收塔1的顶部，在氨水吸收塔1的侧面设有循环管路5，所述的循环管路5一端与氨水吸收塔1底部连通，另一端与氨水吸收塔1的上部连通，所述的循环管路5分为下段、中段和上段三部分，在循环管路5的下段与中段之间设有循环水泵6，在所述的循环管路5的上段设有循环开关阀7，在所述的氨水吸收塔1的下部设有氨水液位计11和氨水密度计12，所述的氨水回收管路8一端通过三通与循环管路5上段和中段连通、另一端与氨水收集罐10连通；

所述的控制系统为智能控制系统，包括可编程逻辑控制器、控制分析单元、指令跟踪单元、生产指令执行单元和报警指令执行单元；所述的可编程逻辑控制器的输入端与氨水液位计11和氨水密度计12相连接，所述的可编程逻辑控制器的输出端与进水开关阀4、循环水泵6、循环开关阀7和回收开关阀9电性相连，所述的可编程逻辑控制器输出端还与所述的控制分析单元输入端连接，控制分析单元输出端与所述的指令跟踪单元输入端连接，指令跟踪单元输出端分别与所述的生产指令执行单元输入端和所述的报警指令执行单元输入端连接，指令跟踪单元输出端还与控制分析单元输入端连接，生产指令执行单元输出端和报警指令执行单元输出端分别与可编程逻辑控制器输入端连接。

如图3和图4所示，本发明的一种氨水吸收塔综合控制方法，采用上述氨水吸收塔综合控制系统，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、控制分析单元用于对氨水吸收塔1内氨水浓度和氨水液位信号进行检测和分析，并将分析指令信息发送给指令跟踪单元；

步骤2、指令跟踪单元用于跟踪确认控制分析单元的分析指令信息、接收分析指令信息并回传确认，指令跟踪单元控制流程的具体步骤如下：

步骤2.1、扫描控制分析单元分析指令信息；

步骤2.2、当收到控制分析单元的分析指令信息时，将确认信息发送给控制分析单元；

步骤2.3、当收到控制分析单元的回应确认信息时，进入步骤2.4；当没有收到控制分析单元的回应确认信息时，进入步骤2.1；

步骤2.4、收到控制分析单元的回应确认信息，发送执行确认分析指令信息给控制分析单元；

步骤2.5、当收到控制分析单元的回应执行确认分析指令信息时，进入步骤2.6；当没有收到控制分析单元的回应执行确认分析指令信息时，进入步骤2.1；

步骤2.6、将分析指令信息分别发送给生产指令执行单元和报警指令执行单元；

步骤3、生产指令执行单元和报警指令执行单元根据指令跟踪单元下发的相关分析指令信息分别进行分析判断，确定各个阀门和循环水泵6的开启和关闭程度，然后分别向可编程逻辑控制器下发相关生产指令和报警指令

步骤3.1、生产指令执行单元分析判断的依据和实施控制的具体步骤如下：

步骤3.1.1、在待机控制阶段中系统依次关闭两台循环水泵6、关闭循环开关阀7、关闭进水开关阀4、关闭回收开关阀9，当以上设备在控制前就处于目标位置时，不对其进行控制；

步骤3.1.2、在循环吸收控制阶段中，系统依次打开一台循环水泵6、打开循环开关阀7、关闭进水开关阀4、关闭回收开关阀9，当以上设备在控制前就处于目标位置时，不对其进行控制；

步骤3.1.3、在氨水回收控制阶段中，系统依次打开一台循环水泵6、关闭进水开关阀4、关闭循环开关阀7、打开回收开关阀9，当以上设备在控制前就处于目标位置时，不对其进行控制；

步骤3.1.4、在补新水控制阶段中，系统依次关闭两台循环水泵6、关闭循环开关阀7、关闭回收开关阀9、打开进水开关阀4，当以上设备在控制前就处于目标位置时，不对其进行控制；

步骤3.2、报警指令执行单元根据三类报警指令进行分析判断，实施控制的具体步骤如下：

三类报警指令分别是：1)循环吸收控制阶段氨水液位与氨水浓度异常报警；2)氨水回收控制阶段氨水液位与氨水浓度异常报警；3)补新水控制阶段氨水液位与氨水浓度异常报警；

步骤3.2.1、首先检查循环水泵6运行状态，如果发生循环水泵6跳停故障时，自动启动备用水泵工作；其次检查相关阀门开闭状态，当有阀门处于异常状态时，快速开闭两次该阀门排除卡死现象；

步骤3.2.2、可编程逻辑控制器将对循环水泵6和阀门的调整信息反馈给控制分析单元，当异常状况解决时，控制分析单元解除报警；当异常状况仍然存在时，控制分析单元继续发送报警指令，此时，报警指令执行单元采用按周期时间间隔进行控制调整；

步骤3.2.3、当有重大故障需要停止运行时，自动关闭循环水泵6运行并关闭相关开关阀门保证现场设备与人员的安全性。

本发明的具体实施方式，在权利要求限定的范围内，可以进行多种改变和修改，任何人在没有做出创造性工作的前提下，基于本发明所实施的所有其它实施例，都应属于本发明的保护范围内。