本發(fā)明屬于煙氣污染物控制領(lǐng)域，涉及一種兩級煙氣噴堿液協(xié)同脫除so3與hcl的優(yōu)化控制系統(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)：

1、燃煤電廠煙氣中含有大量有害氣體，如nox、so2、so3、hcl、voc等。為了有效控制煙氣污染物排放，普遍在煙氣流程中安裝脫硝、脫硫系統(tǒng)，其中，脫硝系統(tǒng)位于空預(yù)器前，且大多采用選擇性催化還原法(scr)脫除煙氣中的nox；脫硫系統(tǒng)位于除塵器之后，且大多采用石灰石濕法脫硫技術(shù)。然而，上述兩種煙氣處理系統(tǒng)存在如下問題：

2、首先，scr裝置的投運可能對下游空預(yù)器安全經(jīng)濟運行造成很大影響。這是因為：燃燒過程形成的大量so2約有0.1％-2.0％被氧化成so3，同時scr中催化劑v2o5也會將約0.5％-2％的so2氧化為so3，so3結(jié)合逃逸的nh3、h2o反應(yīng)生成nh4hso4(ammonium?hydrogensulfate，簡稱abs)；abs在420～493k溫度區(qū)間(即空預(yù)器的中低溫段)呈液態(tài)，具有強粘性和腐蝕性，極易粘附在中低溫段蓄熱板表面，并粘結(jié)飛灰顆粒造成空預(yù)器堵塞和腐蝕。研究表明，當氨逃逸量小于1ppm時，abs生成量很少；當氨逃逸量達到2ppm時，半年后空預(yù)器運行阻力增加約30％；當氨逃逸量達到3ppm時，半年后空預(yù)器運行阻力增加約50％，對引風機造成較大影響，同時降低空預(yù)器換熱性能。此外，當nh3/so3濃度比大于2時主要生成(nh4)2so4，當nh3/so3濃度比小于1時主要生成強粘性的abs。

3、其次，煙氣經(jīng)過濕法脫硫后，約90％以上的hcl被脫硫漿液吸收，引起脫硫漿液中的氯離子富集現(xiàn)象。漿液中的高濃度氯離子會阻礙石灰石漿液與so2氣體的反應(yīng)，使脫硫效率降低。因此，在機組長時間運行后，為保持脫硫塔的正常工作與良好效率，一般需要維持漿液氯離子濃度在8000～15000mg/l范圍，從而不得不將一部分脫硫漿液排出，形成大量脫硫廢水，然而，脫硫廢水處理困難、代價高昂。

4、基于上述原因，研究者提出在空預(yù)器前噴堿液脫除so3以降低空預(yù)器堵塞的風險，在空預(yù)器后至除塵器前煙道中噴堿液脫除氯離子以減少脫硫廢水。此外，為了降低空預(yù)器后噴堿液量過大造成煙道及除塵器等設(shè)施腐蝕的風險，研究者提出分別在空預(yù)器前、后的煙道中噴堿液以脫除氯離子。通常以脫硫廢水為溶劑，以naoh、na2co3、nahco3等為堿性吸收劑配制堿液，實現(xiàn)脫硫廢水零排放。

5、綜合來看，在空預(yù)器前后兩級噴堿液脫除煙氣中so3、hcl等主要酸性氣體具有顯著優(yōu)點，一方面可以有效避免空預(yù)器abs污染堵塞，另一方面可以大量減少脫硫廢水。在實際運行中，空預(yù)器前后的煙氣溫度及流速、各種酸性氣體濃度、水蒸氣濃度等存在不同程度的差異，造成堿液噴淋脫除煙氣中酸性氣體的效率及經(jīng)濟性可能存在較大差異，這就需要合理調(diào)控兩級噴堿量，以實現(xiàn)脫硫廢水零排放的同時具有最佳的經(jīng)濟效益。然而，目前還缺乏綜合考慮經(jīng)濟性、nh3濃度、nh3/so3濃度比、以及酸露點的兩級噴堿液優(yōu)化控制方法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)運行中空預(yù)器前后的煙氣溫度及流速、各種酸性氣體濃度、水蒸氣濃度等存在不同程度的差異，造成堿液噴淋脫除煙氣中酸性氣體的效率及經(jīng)濟性可能存在較大差異，但目前缺乏綜合考慮經(jīng)濟性、nh3濃度、nh3/so3濃度比、以及酸露點的兩級噴堿液優(yōu)化控制方法的問題，提供一種兩級煙氣噴堿液協(xié)同脫除so3與hcl的優(yōu)化控制系統(tǒng)及控制方法。

2、為達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種兩級煙氣噴堿液協(xié)同脫除so3與hcl的優(yōu)化控制系統(tǒng)，包括煙氣以及煙氣依次經(jīng)過的scr脫硝系統(tǒng)、空預(yù)器、除塵器、脫硫塔和煙囪，脫硫塔底部連接有沉淀池，沉淀池連接有堿液配制灌，scr脫硝系統(tǒng)與空預(yù)器、空預(yù)器與除塵器之間均設(shè)置有霧化噴嘴，霧化噴嘴與堿液配制灌之間設(shè)置有控制霧化噴嘴堿液流量的三通閥。

4、進一步，脫硫塔和沉淀池之間設(shè)置有脫硫廢水排出泵ⅰ，沉淀池和堿液配制灌之間設(shè)置有經(jīng)沉淀池沉淀后廢水的輸出泵ⅱ，三通閥和堿液配制灌之間設(shè)置有堿液輸送泵ⅲ、且泵ⅲ用于控制堿液流量q堿。有益效果：通過泵ⅰ將脫硫塔底部的脫硫廢水排出至沉淀池，通過泵ⅱ將沉淀后的脫硫廢水送入堿液配制灌，泵ⅲ將配制好的堿液經(jīng)三通閥后送入霧化噴嘴。

5、進一步，霧化噴嘴包括設(shè)置在scr脫硝系統(tǒng)與空預(yù)器的霧化噴嘴ⅰ以及設(shè)置在空預(yù)器與除塵器之間的霧化噴嘴ⅱ，霧化噴嘴ⅰ和霧化噴嘴ⅱ均與三通閥相連。

6、進一步，三通閥用于控制霧化噴嘴ⅰ的堿液流量q堿1、霧化噴嘴ⅱ的堿液流量q堿2，且q堿＝q堿1+q堿2，三通閥閥門向上移動時，q堿1增大，q堿2減小，反之亦然。

7、進一步，scr脫硝系統(tǒng)與霧化噴嘴ⅰ之間設(shè)置有用于測量nh3、so3、hcl、水蒸汽的濃度和煙氣流量的測點ⅰ，且nh3、so3、hcl、水蒸汽的濃度分別為c氨、c三氧化硫1、c氯化氫1、c水蒸汽1，煙氣流量為q煙。

8、進一步，霧化噴嘴ⅱ與除塵器之間設(shè)置有用于測量so3、hcl、水蒸汽的濃度以及煙氣溫度和煙氣壓力的測點ⅱ，且so3、hcl、水蒸汽的濃度分別為c三氧化硫2、c氯化氫2、c水蒸汽2，煙氣溫度為t煙，煙氣壓力為p煙。

9、一種兩級煙氣噴堿液協(xié)同脫除so3與hcl的優(yōu)化控制系統(tǒng)的控制方法，包括脫硫廢水預(yù)測、基于脫硫廢水零排放的堿液流量(即脫氯效率)自動調(diào)整、三通閥自動調(diào)整獲得最佳脫氯效率、nh3濃度大于閾值c氨max時的切換控制、nh3/so3濃度比小于閾值kmin的切換控制和煙溫接近酸露點時的切換控制。

10、進一步，脫硫廢水預(yù)測具體為：外排脫硫廢水中氯離子濃度c廢水cl得到脫硫廢水流量為q廢水，依據(jù)煙氣流量q煙、hcl濃度c氯化氫2和q廢水，預(yù)測器具體算法為：

11、q廢水＝q煙c氯化氫2/c廢水cl

12、為便于計算，忽略脫硫系統(tǒng)所用工業(yè)水中的氯離子、石膏中的氯離子，并假設(shè)噴堿液后煙氣中剩余的氯離子幾乎全部被脫硫系統(tǒng)脫除，在實際使用時也可以考慮工業(yè)水及石膏中的氯離子。

13、進一步，基于脫硫廢水零排放的堿液流量(即脫氯效率)自動調(diào)整具體為：

14、脫硫廢水預(yù)測流量q廢水與堿液流量q堿的差值經(jīng)pid控制器后，改變泵ⅱ的轉(zhuǎn)速以調(diào)整堿液流量q堿，該負反饋控制可以通過自動調(diào)整堿液流量，以實現(xiàn)脫硫廢水零排放。

15、進一步，三通閥自動調(diào)整獲得最佳脫氯效率具體為：

16、根據(jù)原煙氣hcl濃度c氯化氫1和兩級噴堿液后煙氣hcl濃度c氯化氫2，計算兩級噴堿液脫除煙氣中氯離子的效率：1-c氯化氫2/c氯化氫1；進而對其微分，得到脫氯效率的變化率；再經(jīng)限幅死區(qū)以及pi控制器后，改變?nèi)ㄩy開度，從而自動調(diào)整霧化噴嘴ⅰ及霧化噴嘴ⅱ的流量，實現(xiàn)最佳脫氯效率。

17、進一步，nh3濃度大于閾值c氨max時的切換控制具體為：

18、當nh3濃度c氨大于閾值c氨max(該閾值可設(shè)為2ppm)時，為減小空預(yù)器堵塞的風險，需要降低空預(yù)器前so3的濃度，使得空預(yù)器前nh3/so3濃度比不小于閾值kmax(該閾值≥2)，即空預(yù)器入口so3的最大濃度為c氨/kmax，考慮到酸性氣體的脫除率隨堿液量的增加先近似線性增大，然后逐漸放緩，因此，可近似得到霧化噴嘴ⅰ的最小流量為：

19、

20、當滿足切換條件時三通閥開度控制回路切換。

21、進一步，nh3/so3濃度比小于閾值kmin的切換控制具體為：

22、一般地，當nh3濃度滿足1ppm<c氨≤c氨max，且nh3/so3濃度比小于閾值kmin(該閾值可設(shè)為1.5～2)時，為減小空預(yù)器abs堵塞的風險，需要降低空預(yù)器前so3的濃度，使得空預(yù)器前nh3/so3濃度比不小于閾值kmin，即空預(yù)器入口so3的最大濃度為c氨/kmin。考慮到酸性氣體的脫除率隨堿液量的增加先近似線性增大，然后逐漸放緩。因此，可近似得到霧化噴嘴1的最小流量為：

23、

24、當滿足切換條件時三通閥開度控制回路切換。

25、進一步，煙溫接近酸露點時的切換控制具體為：

26、采用okkes公式計算酸露點溫度：

27、t酸露點＝10.8809+27.61gp水蒸汽+10.8311gp三氧化硫+1.06(1gp三氧化硫+2.9943)2

28、其中，p水蒸汽、p三氧化硫分別為煙氣中水蒸汽及so3的分壓，根據(jù)c三氧化硫2、c水蒸汽2以及煙氣壓力p煙與okkes公式可以算出p水蒸汽、p三氧化硫以及t酸露點，當t煙<t酸露點時，觸發(fā)三通閥開度切換控制。

29、本發(fā)明的有益效果在于：

30、本發(fā)明所公開的兩級煙氣噴堿液協(xié)同脫除so3與hcl的優(yōu)化控制方法，綜合考慮空預(yù)器前后兩級噴堿液協(xié)同脫除so3與hcl的經(jīng)濟性、nh3濃度、nh3/so3濃度比、以及酸露點，在線自動實現(xiàn)脫硫廢水零排放控制、空預(yù)器前后煙道中兩級噴堿液經(jīng)濟運行的自趨優(yōu)控制、nh3濃度超過閾值時的切換控制、nh3/so3濃度比超過閾值時的切換控制、煙溫接近酸露點時的切換控制。

31、本發(fā)明的其他優(yōu)點、目標和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發(fā)明的實踐中得到教導(dǎo)。本發(fā)明的目標和其他優(yōu)點可以通過下面的說明書來實現(xiàn)和獲得。