用於氧化鋅脫硫處理的控制方法

2023-05-18 05:26:26

專利名稱：用於氧化鋅脫硫處理的控制方法
技術領域：
本發明涉及氧化鋅脫硫技術領域，特別涉及一種用於氧化鋅脫硫處理的控制方法。
背景技術：
人們從70年代開始就進行氧化鋅脫硫實驗，氧化鋅脫硫的基本原理是將氧化鋅的粉料加水或工藝中返回的脫硫渣的洗液配製成懸浮液，在吸收設備中與煙氣中二氧化硫反應，將煙氣中的二氧化硫主要以亞硫酸鋅、亞硫酸氫鋅、硫酸鋅等形式予以脫除。其中氧化鋅脫硫法的氧化鋅可以直接在一些冶煉廠獲取，且脫硫產品可以再利用，經濟、環保，是許多冶煉廠最迫切需要的技術，一些企業也利用該原理進行過短期工業化生產，但是現有技術普遍存在的以下問題，一方面用於氧化鋅脫硫處理的工業化生產系統中各個設備、管道阻塞嚴重，另一方面系統中的設備腐蝕嚴重，無法實現系統的可靠控制。

發明內容
本發明的目的旨在至少解決上述技術缺陷之一。為達到上述目的，本發明的實施例提出一種用於氧化鋅脫硫處理的控制方法，所述氧化鋅脫硫處理過程包括給料螺旋機將氧化鋅煙塵倉中的氧化鋅煙塵送入漿化槽，螺旋電子稱測量所述送入的氧化鋅量，上清液貯槽通過出口泵將上清液送入所述漿化槽，在所述漿化槽中所述上清液與所述氧化鋅煙塵混合為氧化鋅漿液，所述氧化鋅漿液通過所述漿化槽流入循環槽，所述循環槽將所述氧化鋅漿液以噴注的形式送入至少一個吸塔，所述氧化鋅漿液在所述至少一個吸塔中與通過洗滌塔的煙氣中的二氧化硫發生化學反應，將所述煙氣中的二氧化硫以硫酸鹽的形式脫除，所述化學反應之後的煙氣經過除沫塔排出，所述方法包括以下步驟si :根據所述除沫塔出口煙氣的二氧化硫濃度獲取第一設定值；S2 根據所述洗滌塔進口煙氣流量、洗滌塔進口二氧化硫濃度、漿化槽出口泵流量和第一設定值對所述漿化槽出口泵進行第一控制；S3 :根據所述漿化槽出口泵流量獲取第二設定值； S4 :根據所述上清液貯槽出口泵流量和所述第二設定值對所述上清液貯槽出口泵進行第二控制；S5 :根據所述上清液貯槽出口泵流量獲取第三設定值；以及S6 :根據所述電子螺旋稱的測量值和所述第三設定值對所述給料螺旋機進行第三控制。在本發明的一個實施例中，所述步驟SI進一步包括S11 :採集所述除沫塔出口煙氣的二氧化硫濃度；以及S12 :設置所述第一設定值小於所述除沫塔出口煙氣的二氧化硫濃度。在本發明的一個實施例中，所述步驟S2進一步包括S21 :採集所述洗滌塔進口煙氣流量和所述洗滌塔進口二氧化硫濃度，並按照以下公式計算二氧化硫量，二氧化硫量= 洗滌塔進口煙氣流量*洗滌塔進口二氧化硫濃度；S22 :採集所述漿化槽的出口泵流量，並獲取氧化鋅量；S23 :根據所述氧化鋅量獲取所述化學反應的二氧化硫消耗量；S24 :計算所述二氧化硫量與所述二氧化硫消耗量的差值，並將所述差值設置為第一反饋值；以及S24 、根據所述第一設定值和所述第一反饋值進行第一 PID運算，根據所述第一 PID運算結果控制所述漿化槽出口泵的變頻器頻率以實現對所述氧化鋅漿液的流量控制。在本發明的一個實施例 中，所述步驟S3進一步包括S31 :計算所述漿化槽出口泵流量的第一累積量；以及S32 :根據所述第一累積量和所述氧化鋅漿液的濃度，按照以下公式計算所述第二設定值，第二設定值=第一累積量*氧化鋅漿液的濃度。在本發明的一個實施例中，所述步驟S4進一步包括S41 :採集所述上清液貯槽的出口泵流量，並將所述上清液貯槽的出口泵流量設置為第二反饋值；以及S42 :根據所述第二設定值和所述第二反饋值進行第二 PID運算，根據所述第二 PID運算結果控制所述上清液貯槽出口泵的變頻器頻率以實現對所述上清液的流量控制。在本發明的一個實施例中，所述步驟S5進一步包括S51 :計算所述上清液貯槽的出口泵流量的第二累積量；以及S52 :根據所述第二累積量、氧化鋅與上清液的比值，按照以下公式計算所述第三設定值，第三設定值=第二累積量*氧化鋅與上清液的比值。在本發明的一個實施例中，所述步驟S6進一步包括S61 :採集電子螺旋稱的測量值，並將所述測量值設置為第三反饋值；以及S62 :根據所述第三設定值和所述第三反饋值進行第三PID運算，根據所述第三PID運算結果控制所述給料螺旋機的變頻器頻率以實現對所述氧化鋅煙塵流量的控制。在本發明的一個實施例中，所述方法還包括接收對所述漿化槽出口泵和/或上清液貯槽出口泵和/或給料螺旋機的手動控制信息及相對應的頻率；以及根據所述相對應的頻率控制所述漿化槽出口泵和/或上清液貯槽出口泵和/或給料螺旋機的變頻器頻率。在本發明的一個實施例中，所述方法還包括接收對所述漿化槽出口泵和/或上清液貯槽出口泵和/或給料螺旋機的遠程手動信息，並根據所述遠程控制信息控制相應的所述漿化槽出口泵和/或上清液貯槽出口泵和/或給料螺旋機的啟動或停止。根據本發明實施例的用於氧化鋅脫硫處理的控制方法，至少具有以下有益效果 (I)根據洗滌塔進口煙氣流量和洗滌塔進口二氧化硫濃度對漿化槽出口泵進行前饋控制， 根據漿化槽出口泵流量對漿化槽出口泵進行反饋控制，這種前饋和反饋結合的控制方式， 通過前饋作用可及時克服主要擾動對被控量影響，通過反饋控制可克服多個擾動影響，提高控制品質和控制效率；(2)由於整個處理過程反應時間比較長，使得控制過程滯後性大， 對漿化槽出口泵、上清液貯槽出口泵、給料螺旋機構成一個串級的氧化鋅脫硫處理的控制系統，對漿化槽出口泵的控制迴路是串級控制的主控迴路，對上清液貯槽的控制和螺旋給料機的控制是串級控制的副迴路，副迴路有效克服了上清液流量和氧化鋅煙塵流量波動引起的氧化鋅流量的波動；(3)可以實現漿化槽出口泵、上清液貯槽出口泵和給料螺旋機的手動控制和遠程控制，方便管理。本發明附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。


本發明上述的和/或附加的方面和優點從下面結合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中圖I為本發明實施例的氧化鋅脫硫處理系統；以及
圖2為本發明一個實施例的用於氧化鋅脫硫處理的控制方法的流程圖。
具體實施例方式下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用於解釋本發明，而不能解釋為對本發明的限制。下文的公開提供了許多不同的實施例或例子用來實現本發明的不同結構。為了簡化本發明的公開，下文中對特定例子的部件和設置進行描述。當然，它們僅僅為示例，並且目的不在於限制本發明。此外，本發明可以在不同例子中重複參考數字和/或字母。這種重複是為了簡化和清楚的目的，其本身不指示所討論各種實施例和/或設置之間的關係。此夕卜，本發明提供了的各種特定的工藝和材料的例子，但是本領域普通技術人員可以意識到其他工藝的可應用於性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特徵在第二特徵之 「上」的結構可以包括第一和第二特徵形成為直接接觸的實施例，也可以包括另外的特徵形成在第一和第二特徵之間的實施例，這樣第一和第二特徵可能不是直接接觸。在本發明的描述中，需要理解的是，術語「縱向」、「橫向」、「上」、「下」、「前」、「後」、 「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「頂」、「底」 「內」、「外」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。 在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有規定和限定，術語「安裝」、「相連」、 「連接」應做廣義理解，例如，可以是機械連接或電連接，也可以是兩個元件內部的連通，可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對於本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語的具體含義。圖I為本發明實施例的氧化鋅脫硫處理系統，圖2為本發明一個實施例的用於氧化鋅脫硫處理的控制方法的流程圖，下面結合圖I和圖2具體說明本發明一個實施例的用於氧化鋅脫硫處理的控制方法。如圖I所示，氧化鋅脫硫處理系統包括氧化鋅煙塵倉I、給料螺旋機2、上清液貯槽3、螺旋電子稱4、漿化槽5、循環槽6、吸塔7 (吸塔可包括一個或多個)、洗滌塔8和除沫塔9。具體地，給料螺旋機2的進口與氧化鋅煙塵倉I的出口相連，螺旋電子稱4的進口與給料螺旋機2的出口相連，電子螺旋稱4的出口與漿化槽5相連，氧化鋅煙塵倉I中的氧化鋅煙塵經過給料螺旋機2，再經過電子螺旋稱4進入漿化槽5，其中電子螺旋稱4用於測量流入漿化槽5的氧化鋅煙塵量。漿化槽5還與上清液貯槽3相連，上清液貯槽3通過出口泵將上清液送入漿化槽5，在漿化槽5中上清液與氧化鋅煙塵混合為氧化鋅漿液，氧化鋅漿液通過漿化槽5流入循環槽6，循環槽6將氧化鋅漿液以噴注的形式送入吸塔7，氧化鋅漿液在吸塔7中與通過洗滌塔8的煙氣中的二氧化硫發生化學反應，將煙氣中的二氧化硫以硫酸鹽的形式脫除，化學反應之後的煙氣經過除沫塔9排出。如圖2所示，根據本發明實施例的用於氧化鋅脫硫處理的控制方法包括下述步驟。
步驟S101，根據除沫塔9出口煙氣的二氧化硫濃度獲取第一設定值。具體地，首先採集除沫塔9出口煙氣的二氧化硫濃度，設置第一設定值小於除沫塔9出口煙氣的二氧化硫濃度。更具體地，除沫塔9所出口的煙氣是經過氧化鋅脫硫處理之後的煙氣，除沫塔9出口煙氣的二氧化硫濃度需滿足有關環保的規定，根據工藝條件可設置第一設定值小於除沫塔9出口煙氣的二氧化硫濃度。步驟S102，根據洗滌塔8進口煙氣流量、洗滌塔8進口二氧化硫濃度、漿化槽5出口泵流量和第一設定值對漿化槽5出口泵進行第一控制。具體地，首先，採集洗滌塔8進口煙氣流量和洗滌塔8進口二氧化硫濃度，並計算二氧化硫量，其中，二氧化硫量=洗滌塔進口煙氣流量*洗滌塔進口二氧化硫濃度。同時， 採集漿化槽5的出口泵流量，並獲取氧化鋅量，其中可根據氧化鋅漿液的濃度、漿化槽5的出口泵流量計算獲取氧化鋅量。然後，根據氧化鋅量獲取化學反應的二氧化硫消耗量，其中可根據氧化鋅與二氧化硫化學反應的過程根據氧化鋅量獲取化學反應的二氧化硫消耗量， 再計算二氧化硫量與二氧化硫消耗量的差值，並將差值設置為第一反饋值，最後根據第一設定值和第一反饋值進行第一 PID運算，根據第一 PID運算結果控制漿化槽5出口泵的變頻器頻率以實現對氧化鋅漿液的流量控制。步驟S103，根據漿化槽5出口泵流量獲取第二設定值。
具體地，首先，根據採集到的漿化槽5出口泵流量計算漿化槽5出口泵流量的第一累積量，然後根據第一累積量和氧化鋅漿液的濃度，計算第二設定值，其中，第二設定值= 第一累積量*氧化鋅漿液的濃度。步驟S104，根據上清液貯槽3出口泵流量和第二設定值對上清液貯槽3出口泵進行第二控制。具體地，首先，採集上清液貯槽3的出口泵流量，並將述上清液貯槽3的出口泵流量設置為第二反饋值。然後根據第二設定值和第二反饋值進行第二PID運算，根據第二PID 運算結果控制上清液貯槽3出口泵的變頻器頻率以實現對上清液的流量控制。步驟S105，根據上清液貯槽3出口泵流量獲取第三設定值。具體地，首先，計算上清液貯槽3的出口泵流量的第二累積量。然後，根據第二累積量、氧化鋅與上清液的比值，計算第三設定值，其中，第三設定值=第二累積量*氧化鋅與上清液的比值。步驟S106，根據電子螺旋稱4的測量值和第三設定值對給料螺旋機進行第三控制。具體地，首先，採集電子螺旋稱4的測量值，並將測量值設置為第三反饋值。然後， 根據第三設定值和第三反饋值進行第三PID運算，根據第三PID運算結果控制給料螺旋機 2的變頻器頻率以實現對氧化鋅煙塵流量的控制。在本發明的一個實施例中，接收對漿化槽5出口泵和/或上清液貯槽3出口泵和/ 或給料螺旋機2的手動控制信息及相對應的頻率，根據相對應的頻率控制漿化槽5出口泵和/或上清液貯槽3出口泵和/或給料螺旋機2的變頻器頻率。由此實現漿化槽5出口泵和/或上清液貯槽3出口泵和/或給料螺旋機2的手動控制。在本發明的一個實施例中，接收對漿化槽5出口泵和/或上清液貯槽3出口泵和/ 或給料螺旋機2的遠程控制信息，並根據遠程控制信息控制相應的漿化槽5出口泵和/或上清液貯槽3出口泵和/或給料螺旋機2的啟動或停止。其中，對漿化槽5出口泵、上清液貯槽3出口泵和給料螺旋機2等實施變頻控制以替代傳統的閥門控制，減少因頻繁調節閥門擋板而造成閥門擋板損壞、管道磨損和經常停機檢修所造成的經濟損失，傳統的閥門控制管路安裝比較複雜，管網壓力波動大，調節功能比較單一，運行效率低，而且在閥門安裝處容易出現洩漏。採用變頻控制具有以下的優點 (I)可變頻率穩定，不管負載如何變化，因調定的同步頻率不變，實際轉速不會有較大的偏離；(2)頻率調節方便，可以通過旋鈕手工調節或直接輸入0-10V的模擬電壓或其他電信號進行調節，可以實現電動機真正軟啟動功能，減少啟動衝擊，延長設備的使用壽命，節省維護費用，也有利於實現電子自動控制和其他設備聯動；(3)可使用普通的交流感應電機，只需在電機的輸入電源上接入一個變頻器電源即可實現調速，有利於原有設備的技術改造和節省電機成本；(4)在低速運轉時，加在電機兩端的電壓較低，輸入功率大大減小，節電效果明顯；(5)價格較低、體積小、重量輕等。
根據本發明實施例的用於氧化鋅脫硫處理的控制方法，至少具有以下有益效果
(I)根據洗滌塔進口煙氣流量和洗滌塔進口二氧化硫濃度對漿化槽出口泵進行前饋控制， 根據漿化槽出口泵流量對漿化槽出口泵進行反饋控制，這種前饋和反饋結合的控制方式， 通過前饋作用可及時克服主要擾動對被控量影響，通過反饋控制可克服多個擾動影響，提高控制品質和控制效率；(2)由於整個處理過程反應時間比較長，使得控制過程滯後性大， 對漿化槽出口泵、上清液貯槽出口泵、給料螺旋機構成一個串級的氧化鋅脫硫處理的控制系統，對漿化槽出口泵的控制迴路是串級控制的主控迴路，對上清液貯槽的控制和螺旋給料機的控制是串級控制的副迴路，副迴路有效克服了上清液流量和氧化鋅煙塵流量波動引起的氧化鋅流量的波動；(3)可以實現漿化槽出口泵、上清液貯槽出口泵和給料螺旋機的手動控制和遠程控制，方便管理。在氧化鋅脫硫處理過程中，我們發現氧化鋅煙塵與二氧化硫反應速度很大程度影響了後續控制系統的控制性能，因此對氧化鋅煙塵與二氧化硫反應速度進行監測很重要， 而反應速度和系統的溫度和壓力值密切相關。因此對洗滌塔8進口煙氣、吸塔7(例如包括 I吸塔、2吸塔和3吸塔的處理系統)的進口煙氣、除沫塔9進出口煙氣溫度和壓力都進行了監測。通過對溫度和壓力的監測，可以有效了解化學反應速度，從而方便後續控制系統的調試。同時壓力的高低不但影響了化學反應效率，而且關係的生產的安全，可以在控制系統設計時設計壓力報警模塊，在組態資料庫建立時根據控制系統I/O端子表中的工藝數據要求為每個壓力設定一個報警值，當對應的壓力達到或者超過報警值時，組態畫面上壓力值會變色並閃爍報警，而且在組態畫面報警區域會顯示對應壓力在報警。控制室操作員可通過組態畫面及時發現現場報警壓力，並及時採取相應的措施。從而實現對現場壓力變量有效及時的監測與控制。並且工程師根據現場情況，可通過修改資料庫實現壓力變量的報警值的修改。在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「一些實施例」、「示意性實施例」、 「示例」、「具體示例」、或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。
儘管已經示出和描述了本發明的實施例，對於本領域的普通技術人員而言，可以理解 在不脫離本發明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發明的範圍由所附權利要求及其等同限定。
權利要求
1.一種用於氧化鋅脫硫處理的控制方法，其特徵在於，所述氧化鋅脫硫處理過程包括給料螺旋機將氧化鋅煙塵倉中的氧化鋅煙塵送入漿化槽，螺旋電子稱測量所述送入的氧化鋅量，上清液貯槽通過出口泵將上清液送入所述漿化槽，在所述漿化槽中所述上清液與所述氧化鋅煙塵混合為氧化鋅漿液，所述氧化鋅漿液通過所述漿化槽流入循環槽，所述循環槽將所述氧化鋅漿液以噴注的形式送入至少一個吸塔，所述氧化鋅漿液在所述至少一個吸塔中與通過洗滌塔的煙氣中的二氧化硫發生化學反應，將所述煙氣中的二氧化硫以硫酸鹽的形式脫除，所述化學反應之後的煙氣經過除沫塔排出，所述方法包括以下步驟 Si:根據所述除沫塔出口煙氣的二氧化硫濃度獲取第一設定值； 52:根據所述洗滌塔進口煙氣流量、洗滌塔進口二氧化硫濃度、漿化槽出口泵流量和第一設定值對所述漿化槽出口泵進行第一控制； 53:根據所述漿化槽出口泵流量獲取第二設定值； 54:根據所述上清液貯槽出口泵流量和所述第二設定值對所述上清液貯槽出口泵進行第二控制； 55:根據所述上清液貯槽出口泵流量獲取第三設定值；以及 56:根據所述電子螺旋稱的測量值和所述第三設定值對所述給料螺旋機進行第三控制。
2.如權利要求I所述的方法，其特徵在於，所述步驟SI進一步包括 511:採集所述除沫塔出口煙氣的二氧化硫濃度；以及 512:設置所述第一設定值小於所述除沫塔出口煙氣的二氧化硫濃度。
3.如權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述步驟S2進一步包括 521:採集所述洗滌塔進口煙氣流量和所述洗滌塔進口二氧化硫濃度，並按照以下公式計算二氧化硫量， 二氧化硫量=洗滌塔進口煙氣流量*洗滌塔進口二氧化硫濃度； 522:採集所述漿化槽的出口泵流量，並獲取氧化鋅量； 523:根據所述氧化鋅量獲取所述化學反應的二氧化硫消耗量； 524:計算所述二氧化硫量與所述二氧化硫消耗量的差值，並將所述差值設置為第一反饋值；以及 S24 :根據所述第一設定值和所述第一反饋值進行第一 PID運算，根據所述第一 PID運算結果控制所述漿化槽出口泵的變頻器頻率以實現對所述氧化鋅漿液的流量控制。
4.如權利要求I所述的方法，其特徵在於，所述步驟S3進一步包括 531:計算所述漿化槽出口泵流量的第一累積量；以及 532:根據所述第一累積量和所述氧化鋅漿液的濃度，按照以下公式計算所述第二設定值， 第二設定值=第一累積量*氧化鋅漿液的濃度。
5.如權利要求4所述的方法，其特徵在於，所述步驟S4進一步包括 541:採集所述上清液貯槽的出口泵流量，並將所述上清液貯槽的出口泵流量設置為第二反饋值；以及 542:根據所述第二設定值和所述第二反饋值進行第二 PID運算，根據所述第二 PID運 算結果控制所述上清液貯槽出口泵的變頻器頻率以實現對所述上清液的流量控制。
6.如權利要求I所述的方法，其特徵在於，所述步驟S5進一步包括 551:計算所述上清液貯槽的出口泵流量的第二累積量；以及 552:根據所述第二累積量、氧化鋅與上清液的比值，按照以下公式計算所述第三設定值， 第三設定值=第二累積量*氧化鋅與上清液的比值。
7.如權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述步驟S6進一步包括 561:採集電子螺旋稱的測量值，並將所述測量值設置為第三反饋值；以及 562:根據所述第三設定值和所述第三反饋值進行第三PID運算，根據所述第三PID運算結果控制所述給料螺旋機的變頻器頻率以實現對所述氧化鋅煙塵流量的控制。
8.如權利要求1-7任一項所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括 接收對所述漿化槽出口泵和/或上清液貯槽出口泵和/或給料螺旋機的手動控制信息及相對應的頻率；以及 根據所述相對應的頻率控制所述漿化槽出口泵和/或上清液貯槽出口泵和/或給料螺旋機的變頻器頻率。
9.如權利要求1-7任一項所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括 接收對所述漿化槽出口泵和/或上清液貯槽出口泵和/或給料螺旋機的遠程手動信息，並根據所述遠程控制信息控制相應的所述漿化槽出口泵和/或上清液貯槽出口泵和/或給料螺旋機的啟動或停止。
全文摘要
本發明提出一種用於氧化鋅脫硫處理的控制方法，包括以下步驟根據除沫塔出口煙氣的二氧化硫濃度獲取第一設定值；根據洗滌塔進口煙氣流量、洗滌塔進口二氧化硫濃度、漿化槽出口泵流量和第一設定值對漿化槽出口泵進行第一控制；根據漿化槽出口泵流量獲取第二設定值；根據上清液貯槽出口泵流量和第二設定值對上清液貯槽出口泵進行第二控制；根據上清液貯槽出口泵流量獲取第三設定值；以及根據電子螺旋稱的測量值和第三設定值對給料螺旋機進行第三控制。根據本發明實施例的方法，提供了控制品質和控制效率高，並且抗擾動性強。
文檔編號B01D53/50GK102698588SQ20121013756
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月4日 優先權日2012年5月4日
發明者劉一鳴, 劉守昂, 張波, 李炬, 杜紅聲, 林建平, 林建洪, 肖萬平, 董四祿, 薛浩洋, 趙奕, 高飛 申請人:中國恩菲工程技術有限公司, 杭州三耐環保科技有限公司