鋼鐵球團燒結機煙氣脫硫脫硝除塵綜合智能控制系統的製作方法
2023-07-08 22:38:16 1
鋼鐵球團燒結機煙氣脫硫脫硝除塵綜合智能控制系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種鋼鐵球團燒結機煙氣脫硫脫硝除塵綜合智能控制系統。包括整個煙氣脫硫脫硝除塵系統、PLC控制器、監控計算機和控制櫃。鋼鐵球團燒結機脫硫脫硝除塵系統中設置有監測裝置、傳輸裝置和控制裝置。監測裝置的信號輸出端與PLC控制器的輸入端通過傳輸裝置連接，PLC控制器的輸出端分別與整個脫硫脫硝除塵綜合智能控制系統和控制櫃連接，並且PLC控制器與控制計算機互連。本發明運用無線傳感器網絡，綜合了傳感器技術、嵌入式計算機技術、分布式信息處理技術和無線通信技術等多種學科交叉的研究成果。它能夠靈活並精確的實時監測、感知和採集網絡分布裝備內的各種環境或檢測對象的數據，並對這些數據進行處理，獲得詳細而精確地信息，傳送到控制終端進行處理，保證脫硫脫硝除塵系統的穩定運行和達標排放。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本發明涉及煙氣淨化【技術領域】，智能邏輯終端控制領域，信息無線傳輸領域，特別 是一種用於鋼鐵球團燒結機煙氣脫硫脫硝除塵的聯合智能控制系統。 鋼鐵球團燒結機煙氣脫硫脫硝除塵綜合智能控制系統
【背景技術】
[0002] 我國多年來一直採用單機採集、分析數據，人工匯總制表等工作手段對煙氣汙染 淨化治理進行監測與控制，由於單機採集分析數據、人工匯總制表、反饋數據傳遞不及時， 難以對鋼鐵球團燒結機煙氣淨化處理精確控制和正確數據監測，及時地進行整體把握。更 何況只是對球團燒結機煙氣除塵、脫硫、脫硝進行單向控制和檢測，不能聯合實時控制和及 時數據獲取並把握工藝狀況，導致整個聯合裝置系統排放不穩定和達標，並且未能聯合工 藝一體智能控制管理系統，運行費用、安裝生產、設備穩定等方面都呈現很大問題。
[0003] 其問題在於：
[0004] 1、除塵
[0005] (1)清灰效果，壓差控制不當，除塵器失效；
[0006] ⑵溫度控制不當，布袋結霜；
[0007] (3)粉塵排放不達標，影響脫硫脫硝。
[0008] 2、脫硫
[0009] (1)反應劑噴入量的控制，多則運行費用高耗能大，少則脫硫反應不徹底；
[0010] (2)反應溫度控制不好，反應不徹底；
[0011] (3)水量控制不完善反映效果不佳。
[0012] 3、SCR脫硝（選擇性催化還原反應）
[0013] (1)含氧過高；催化劑抗氧化能力低，含氧量高，催化劑易腐蝕；
[0014] ⑵含硫量高；催化劑中毒，失效；
[0015] (3)脫硝反應劑噴入不均勻，催化反應不徹底；
[0016] (4)脫硝反應劑噴入量過大，逃逸率增大，對環境造成二次汙染；
[0017] (5)溫度不在反應範圍之間，脫硝失效；
[0018] (6)粉塵過大，催化劑堵塞；
[0019] (7)脫硝反應劑稀釋不完善，脫硝效果差，存在安全隱患。
[0020] 4、脫硝反應劑儲存/供給系統
[0021] 脫硝反應劑為危險品，站區與周圍地區需要全方位安全監測和安全控制。
[0022] 同時氨液輸送量必須精確監測和控制。
【發明內容】
：
[0023] 本發明解決的技術問題是提供一種能聯合脫硫脫硝除塵作業的相互協作，統一命 令控制的鋼鐵球團燒結機綜合智能終端控制系統。開闢出一個高效、低耗、無固廢的智能聯 合控制脫硫脫硝除塵的新興領域。
[0024] 為達到上述要求，本發明所採取的技術方案是：
[0025] 在一般情況下，需要通過PLC終端控制系統對脫硝的整個過程進行監測和控制， 對於系統監測終端上傳回的相關數據進行採集、量化，然後要在處理器中通過已經編制完 成的程序，和設定好的相關數據，進行信息處理；在處理完成之後得到相應的控制結果，再 次轉換成數據命令，傳回到系統控制終端，控制相關的監測裝置、風機控制裝置、溫度監測 裝置、卸灰閥控制器、氣體濃度監測控制裝置、吹灰控制系統、催化器模塊輸送裝置、反應劑 供給裝置等執行相關命令，最終完成監測控制過程。
[0026] 此外，在命令傳送和執行完成之後，PLC系統還需要將這次命令的執行和監測到的 數據再次量化之後，轉換成相關可視信息，後傳輸至pc控制終端，對控制人員進行數據的 匯報，以便控制人員做出相關的系統之外的管理決策。
[0027] 有益效果：
[0028] 本發明的改進在於圍繞球團燒結機工藝狀況，針對球團燒結機的工藝工況經行監 測，對聯合除塵脫硫脫硝綜合淨化的各項指標進行智能監測和控制，並通過基於無線傳感 網絡，有線/無線網際網路的"物聯網"感知系統對球團燒結機工藝工況、除塵器、脫硫反應 器、脫硝反應器和氨站系統的平布式動態實時智能化監測、控制。構建粉塵、二氧化硫、氮氧 化物與其他有害氣體的含量與排放監測，並全工藝過程中綜合利用智能感知控制系統完成 監測與控制，實現數據實時、同步、存儲、發布、預測預警。發回信息自動處理、分發、報表生 成，無線網、監測器和傳感器探頭的處理過程控制和展示等功能。進一步達到球團燒結機除 塵脫硫脫硝的排放標準，減輕環境汙染，減低運行費用，保證低負荷穩定運行，消除安全隱 患。
[0029] 其關鍵技術：
[0030] 本發明的關鍵技術在於系統需要用到的控制節點和監測終端必須要在PLC系統 的支持下，加上人機一體互動系統，首層控制處於PLC系統終端控制之下，但仍舊需要設計 物理控制層，便於在系統出現錯誤和脫硝現場出現突發情況時，可以再物理影響下，通過人 力的外界幹擾，跳過系統控制層，從而直接在物理層面上對應用層系統進行控制，包括閥門 的開關，供電系統的切斷，以及煙氣的封堵等。
[0031] 與現有的技術相比，本發明具有如下優點：
[0032] 本發明解決了物聯網、傳感網為核心的現代技術與傳統機械化、自動化的脫節問 題。基於現代信息技術，突破傳統設計理念，從物聯網，傳感網新技術應用標準著手，遵循並 超越模擬人的思維，信息充分透明，系統軟硬體平臺成分開放、主動的設計思路，構建出達 到無人化、邏輯化、智能化、柔性化的技術綜合控制系統。
[0033] 本發明綜合利用物聯網、傳感網和工業無線網絡技術，及時分感知和智能控制，試 將"非標"自動化系統轉變為具備共性標準，提高自動化程度，對人為管理的複雜程度做到 最大限度的化簡。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0034] 圖1為本發明的結構框圖
[0035] 圖2-1為煙氣脫硝裝置監測控制節點實體圖
[0036] 圖2-2為煙氣脫硫除塵裝置監測控制節點實體圖
[0037] 其中圖2-1中⑴進氣口氮氧化物監測裝置，⑵出氣口氮氧化物監測裝置，（3) 風機控制裝置，（4)進口溫度監測裝置，（5)出口溫度監測裝置，（6)卸灰閥控制器，（7)脫 硝反應劑濃度監測控制裝置，（8)催化器模塊輸送裝置，（9)吹灰控制系統，（10)下灰鬥料 位器（分為上料位器與下料位器），（11)下灰鬥振打器，（12)卸灰閥。
[0038] 圖2-2中（1)脫硫劑儲罐上料位器，（2)脫硫劑儲罐下料位器，（3)脫硫劑儲罐振 打器，（4)儀用氣儲罐壓力測試儀，（5)羅茨風機（變頻可控），（6)脫硫劑變頻給料機，（7) 供水流量壓力測試儀以及變頻給水泵，（8)脫硫劑供給量壓力測試儀，（9)脫硫劑ph指數測 試儀，（10)脫硫反應器進口煙氣濃度監測儀，（11)脫硫反應器下灰鬥料位器（上料位器、 下料位器），（12)脫硫反應器爐內溫度監測儀，（13)出口硫含量監測儀，（14)除塵器煙氣 進口阻力監測儀，（15)除塵器煙氣出口阻力監測儀，（16)除塵器清灰風機，（17)變頻卸料 閥，（18)除塵器下灰鬥料位器，（19)除塵器上部進氣室清灰三通閥（閥板可控），（20)倉 泵，（21)螺旋輸送機，（22)脫硫劑儲罐倉頂除塵器，（23)除塵器艙底振打器。
【具體實施方式】
[0039] 1、脫硝感知控制系統
[0040] 煙氣從進風口煙管進入脫硝反應器進行反應，PLC終端控制系統，要對其進行全程 控制，接受、計算和反饋。在煙氣進口處安裝進氣口氮氧化物監測裝置（1)監測進口煙氣中 氮氧化物的含量，監測數據返回給PLC終端控制系統，系統在接收到相關數據之後進行預 處理，並且直接量化傳輸至pc顯示終端，將信息告知現場控制人員。同時PLC系統進行運 算，計算並預測出該時刻和下一段時間裡進入煙氣中含有的氮氧化物反應需要對脫硝反應 劑噴入含量做出調整的數值，使得脫硝反應劑與當氧化物反應過程中，既可以完全反應不 出現未能處理的氮氧化物，同時也不對脫硝反應劑造成浪費。
[0041] 這就要求在脫硝反應劑的噴送過程當中安裝反應劑濃度檢測裝置（7)和控制裝 置，來精確控制脫硝反應劑的噴送量。在噴送的同時，將數據反饋給PLC終端控制系統，以 便系統能夠做出正確的反應和計算，並且記錄量化。以保證氮氧化物的反應效率達到最高。
[0042] 為了保證氮氧化物真正的高效反應，在煙氣出口設置氮氧化物濃度檢測裝置（2)， 監測氮氧化物的反應效率是否達到了預期效果，如果沒有達到，則向PLC終端控制系統發 出報警信號，系統進過計算之後對脫硝反應劑濃度檢測裝置（7)和控制裝置發出信號，按 照計算值添加一定的噴送量，加強反應速率。
[0043] 為了解決催化劑模塊的堵塞問題，安裝了智能感知吹灰裝置，通過PLC智能控制， 運用檢測儀感知壓力的變化來控制吹灰系統的運行，減少了能源的浪費，也解決了需要吹 灰時系統不工作的問題，降低了事故發生的頻率，同時也保證了脫硝系統中整個脫硝過程 的商效運轉。
[0044] 脫硝過程中產生的大量反應產物，以及煙氣本省含有的大量灰塵，在經過脫硝系 統時，會有一部分會滯留在脫硝反應器裡，在到達一個氣流相對平緩的位置時，發生沉降， 因此，在脫硝反應器罐體底部，需要灰鬥與卸灰閥的安裝，同時還要安裝上下兩支料位器 (10)，以便監測脫硫反應器當中的灰塵堆積量，並確定在何時進行卸灰操作。
[0045] 2、脫硫除塵感知控制系統脫硫劑存儲供給系統
[0046] A、脫硫劑存儲感知系統
[0047] 脫硫劑的填裝系統主要是依靠裝在脫硫劑儲罐上下兩個相應位置的料位器（1) (2)來監測儲罐內部脫硫劑存量的多少。產生信號發送給PLC終端控制系統，執行填料開啟 和關閉動作，完成脫硫劑的填裝任務。
[0048] 同時，在脫硫劑儲罐倉頂位置安裝倉頂除塵器（22)，在脫硫劑填裝開始時，PLC終 端控制系統會發出除塵器開始工作的命令，用以解決處理填裝時揚塵的問題。
[0049] B、脫硫劑供給感知系統
[0050] 在脫硫劑儲罐的下部錐鬥上，安裝有變頻給料機（6)和用於脫硫劑輸送的羅茨風 機（5)，由於脫硫劑的附著性和聚合粘性，所以需要控制終端對安裝在錐鬥上的壓縮空氣振 打器（3)發出振打命令，通過振動，使得附著在脫硫劑艙壁上的脫硫劑破碎剝落至錐鬥底 部，後經過卸灰閥排出。
[0051] (二）脫硫反應系統
[0052] 脫硫反應系統的原料為固體脫硫劑和水的混合物，主要通過噴淋系統混合併且呈 霧狀噴灑至脫硫反應器罐體內。通過PLC終端控制系統對供水流量壓力測試儀以及變頻給 水泵（7)進行監測與控制，從而調節脫硫劑漿液的混合比，以達到最高效反應。在脫硫劑反 應器煙氣進口處安裝煙氣濃度監測儀，通過監測到的數據反饋給PLC終端控制系統，系統 將會對脫硫劑供給部位的變頻給料機（6)和用於脫硫劑輸送的羅茨風機（5)以及供水系統 中的變頻給水泵（7)給出相關指令，調節脫硫劑漿液的濃度和用量。並且在程序的設計階 段，需要對煙氣中硫化物濃度給予一個相對較低的報警數值，使得反應效率始終維持在合 理範圍之內。
[0053] 為了檢測煙氣在脫硫反應器當中的反應效率，也為了確定在除塵器當中進行二次 脫硫的脫硫劑使用量，在煙氣出口出安裝煙氣硫含量監測儀（13)，對出口煙氣進行檢測並 且收集數據發送至PLC終端控制系統。
[0054] (三）煙氣除塵系統
[0055] 通過壓差監測，出口煙氣的壓力臨界值給出設定，如果達到或者超過該設定值，則 需要進行清灰動作，通過出口壓力監測儀傳回到PLC終端控制系統，並且傳回清灰動作開 始的相關命令至除塵器的各個清灰部件，包括除塵室頂部的三通閥開關（19)控制、艙底灰 鬥的料位器（18)監測除塵器艙底振打器（23)開啟，變頻卸灰閥（17)的開啟和螺旋輸送機 (21)的運轉。執行整個清灰過程。
[0056] 接收到PLC終端控制系統的清灰開始命令之後，除塵室頂部的三通閥（19)裡的主 煙道連結控制板關閉，切斷與主要煙道的連結，打開旁路煙道控制閥，連接除塵器清灰風機 (16)，風機開啟之後，形成氣流反向循環，使得布袋產生抖動，進行清灰。
[0057] 艙底卸灰系統與清灰控制系統是兩個相對獨立的子系統，無論在除塵事清灰過 程中還是在除塵室正常運轉過程中，只要艙底灰鬥的料位監測儀監測灰塵儲量達到一定 的預期設定值，向PLC終端控制系統發送監測數據，傳回命令至灰鬥底部變頻卸灰閥（17) 的開啟和螺旋輸送機（21)，開始卸灰過程，將處理過後的灰塵全部輸送至外部設置的倉泵 (20)。還需要通過PLC系統控制安裝在艙壁外部的振打器對灰鬥進行振打，隨時保證良好 的清灰效果和除塵器的各個除塵室內良好的運作環境。
【權利要求】
1. 鋼鐵球團燒結機煙氣脫硫脫硝除塵綜合智能控制系統，包括PLC控制終端邏輯系 統、由管路連接的煙氣脫硝系統（圖1)、脫硫系統和除塵系統（圖2)，其特徵在於：煙氣脫 硝系統（圖1)、脫硫系統和除塵系統（圖2)通過信息傳送設備連接至PLC控制終端邏輯系 統。
2. 根據權利要求，1中所述的鋼鐵球團燒結機煙氣脫硫脫硝綜合智能控制系統，包括 煙氣脫硝系統（圖1)中（1)進氣口氮氧化物監測裝置和（2)出氣口氮氧化物監測裝置用 於監測反應效率，（3)風機控制裝置，（4)進口溫度監測裝置，（5)出口溫度監測裝置，（6) 卸灰閥控制器，（7)脫硝反應劑濃度監測控制裝置，（8)催化器模塊輸送裝置，（9)吹灰控 制系統，（10)下灰鬥料位器（分為上料位器與下料位器），（11)下灰鬥振打器，（12)卸灰 閥等用於控制命令的執行，圖2中（1)脫硫劑儲罐上料位器，（2)脫硫劑儲罐下料位器，（4) 儀用氣儲罐壓力測試儀，（8)脫硫劑供給量壓力測試儀，（9)脫硫劑ph指數測試儀，（10) 脫硫反應器進口煙氣濃度監測儀，（11)脫硫反應器下灰鬥料位器（上料位器、下料位器）， (12)脫硫反應器爐內溫度監測儀，（13)出口硫含量監測儀，（14)除塵器煙氣進口阻力監測 儀，（15)除塵器煙氣出口阻力監測儀，（3)脫硫劑儲罐振打器用於整個脫硝進程的工況監 控，給終端系統及時發回先關數據，（5)羅茨風機，（6)脫硫劑變頻給料機，（7)供水流量壓 力測試儀以及變頻給水泵，（16)除塵器清灰風機，（17)變頻卸料閥，（18)除塵器下灰鬥料 位器，（19)除塵器上部進氣室清灰三通閥（閥板可控），（20)倉泵，（21)螺旋輸送機，（22) 脫硫劑儲罐倉頂除塵器，（23)除塵器艙底振打器在接受到相關的命令後執行，完成整個系 統循環過程，其特徵是：各個設備獨立為一個子系統，在單獨的系統環境中進行閉環運行與 控制，同時，脫硝反應劑儲存/供給系統給料系統與脫硝反應系統、脫硫反應系統與除塵系 統各自聯合為一個相對較大的系統，所有系統全部聯合為一個母系統，基於煙氣中硫化物 與氮氧化物濃度來控制脫硫劑、脫硝劑的供給量、給水量；基於脫硝反應效率，反饋至系統 確定是否改變脫硝反應劑供給量，同時，在脫硝反應的同時，對硫化物含量變化情況進行檢 測，防止脫硝催化劑中毒失效，提前預測與監控脫硫反應的效率，通過系統中的高敏感度邏 輯算法，只要硫化物含量產生變化趨勢，就開始計算與改變脫硫劑的供給量，保證了脫硫脫 硝聯合一體化控制的高效完成，隨著我們技術的改進，今後的控制系統裡將把脫硝系統設 置在脫硫系統之後，這樣，即解決了煙氣硫含量高容易使催化劑中毒失效，也減少了能量的 消耗和浪費，提高了整個系統的運行效率。
【文檔編號】B01D53/50GK104056537SQ201410324626
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年7月8日 優先權日:2014年7月8日
【發明者】施志偉, 唐櫻丹, 李建軍 申請人:無錫華東琛科環保科技有限公司