一种脱硫自动化控制系统的制作方法

本发明涉及脱硫自动化技术领域，尤其涉及一种脱硫自动化控制系统。

背景技术：

工业废气中含有大量的二氧化硫和氮氧化物，脱硫就是脱去烟气中的二氧化硫，脱硫主要是脱去烟气中的氮氧化物，这两种物质进入大气会形成酸雨，酸雨对人类的危害非常大，以煤炭为燃料的烟气都含有这些物质，特别是火电厂，现在建电厂都要同时建设脱硫脱硫设备，大都采用湿烟法脱硫设备只在脱硫塔中让工业烟气和水充分混合后排除，让石灰或石灰石乳浊液吸收烟气中的二氧化硫，生成半水亚硫酸钙或石膏，湿烟法成本较高、污垢不易清除、副产物产生二次污染等缺点。

中国专利公开号：cn105617835a公开了一种脱硫脱硝自动喷氨控制系统，由氨气罐的出口通过管路与蒸发器发生器的进口连接，所述管路上依次连有压力变送器，进口流量计、进口瞬动阀、电动阀，所述蒸汽发生器输出的出口通过管路与混合罐的进口连接，混合罐的出口通过输出管路上依次连有电动阀、瞬动阀、出口流量计输出管路的末端装有混合流量计构成喷氨自动控制管路，所述喷氨自动控制管路上的上面安装有喷淋机构。

上述技术方案中存在以下问题：

第一，所述控制系统无法通过对脱硫剂进行定量控制，以实现有效的脱除气体中的二氧化硫的功能；

第二，所述控制系统设备繁多，在系统运行时，运行步骤繁琐，且部件出现故障时，无法快速的进行修复。

技术实现要素：

为此，本发明提供一种脱硫自动化控制系统，用以克服现有技术中无法对脱硫剂进行定量控制的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种脱硫自动化控制系统,包括：

通过控制部分所述系统，以完成对烟气中二氧化硫进行去除的控制单元；

与所述控制单元相连，用以储存水的储水罐；

设置在所述储水罐下方并与所述控制单元相连，用以储存药液的药液罐；

分别与所述药液罐和水罐相连，用以储存和混合所述药液和水的混合罐；

设置在所述混合罐出口端，用以输出混合液的脱硫泵；

所述混合罐内还设置有一超声装置，以及若干圈加热丝，环绕在所述混合罐的内侧；所述超声装置为设置在所述混合罐罐口的超声波发生器；

在所述脱销剂的加入过程中，本实施例的超声波发生器以及加热丝按照下述进行控制，其中，超声装置按照下述超声振动频率与加热温度的关系进行振动，

其中，在第一温度段，在25-40℃温度范围内：

式中，表示第一温度段的实时振动频率，表示第一温度段内的实时温度，表示参考预设温度值，温度为30℃，m表示加入的混合液中的药液的重量，m表示加入的混合液中的水的质量，c表示混合液的比热，表示第一温度段的预设振动频率，其为25khz；

其中，在第二温度段，在40-45℃温度范围内：

式中，表示第二温度段的实时振动频率，表示第二温度段内的实时温度，表示参考预设温度值，恒温温度为40℃，m表示加入的混合液中的药液的重量，m表示加入的混合液中的水的质量，c表示混合液的比热，表示第二温度段的预设振动频率，其为55khz；

在上述步骤d中，常温升温至45℃温度范围内的振动频率为25khz；

升温至45℃时，在45-55℃温度范围内：

式中，表示第三温度段的实时振动频率，表示第三温度段内的实时温度，表示参考预设温度值，温度为45℃，c表示混合液的比热，表示第一温度段的预设振动频率，其为40khz；

其中，在降温过程中，在25-55℃温度范围内：

式中，表示第四温度段的实时振动频率，表示第四温度段内的实时温度，c表示混合液的比热，m表示加入的混合液中的药液的素重量，m表示加入的混合液中水的总质量，表示第四温度段的预设振动频率，其为30khz。

所述系统在运行时，所述控制单元自动对烟气中的二氧化硫浓度进行检测，并根据其检测结果控制所述药液罐和所述储水罐使其分别将指定量的药液和水输出至所述混合罐中，并在所述混合罐中混合形成指定量的脱硫剂后，利用所述脱硫泵将所述脱硫剂输出、并与所述烟气接触，进而发生反应去除所述烟气中的二氧化硫，以达到对所述烟气脱硫的自动化控制。

进一步地，所述控制单元包括：

用以检测烟气中二氧化硫浓度的浓度检测模块，其外接有浓度检测器，所述浓度检测器设置在烟气通道中，用以检测烟气中二氧化硫的浓度并将浓度值输送至浓度检测模块；

设置在所述浓度检测模块下方，用以计算药液浓度的浓度计算模块，当所述浓度检测模块检测完成后，所述浓度计算模块会根据烟气中二氧化硫浓度进行计算并得出最佳的脱硫剂浓度，并根据脱硫剂浓度再次计算以分别得出水和药液的使用量；

设置在所述浓度计算模块下方，用以控制各储罐输出的控制模块，所述控制模块分别与储水罐、药液罐和脱硫泵连接，用以分别对其进行控制。

进一步地，所述储水罐出水口处设有水阀，所述水阀与所述控制模块相连，通过控制模块控制其开合以使所述储水罐输出指定量的水。

进一步地，所述药液罐出口处设有加药泵，所述加药泵与所述控制模块相连，通过控制模块控制其功率以使所述药液罐输出指定量的药液。

进一步地，所述药液罐中的药液为石灰石、氢氧化钠或氧化镁生成物中的一种或多种。

进一步地，所述脱硫剂对烟气中的二氧化硫进行脱硫的方法为，通过氢氧化钙、氢氢氧化钠或氧化镁溶液与所述烟气中的二氧化硫反应生成硫酸盐和水，以除去所述烟气中的二氧化硫，其中，所述氢氧化钙、氢氢氧化钠以及氧化镁溶液的生成反应分别如下：

cao+h2o＝ca(oh)2(1)

nao+h2o＝2naoh(2)

mgo+h2o＝mg(oh)2(3)

进一步地，所述氢氧化钙、氢氢氧化钠或氧化镁溶液去除烟气中二氧化硫的方程式如下：

ca(oh)2+so2＝caso3+h2o(4)

2naoh+so2→na2so3+h2o，na2so3+so2+h2→2nahso3(5)

mg(oh)2+so2→mgso3+h2o(6)

进一步地，所述浓度计算模块的计算方法包括：

以相对原子质量作为量纲对上述反应式中各分子进行统计和计算，计算步骤如下：

步骤1：确定生成1重量份的氢氧化钙、氢氢氧化钠或氢氧化镁各需要使用的石灰石、氢氧化钠或氧化镁的重量份数：

由此可得：产生1重量份的氢氧化钙、氢氢氧化钠或氢氧化镁各需要使用的0.76重量份的石灰石、1.63重量份的氢氧化钠或0.69重量份的氧化镁；

步骤2：计算脱除1重量份二氧化硫需要消耗的氢氧化钙、氢氢氧化钠或氢氧化镁的重量份数：

由此可得：脱除1重量份二氧化硫需要消耗1.16重量份的氢氧化钙、0.63重量份的氢氢氧化钠或0.91重量份的氢氧化镁；以此求出脱除1重量份二氧化硫需要消耗的石灰石、氢氧化钠或氧化镁的重量份数，即0.76×1.16＝0.88，1.63×0.63＝1.03，0.69×0.91＝0.63；

则脱除1重量份二氧化硫需要消耗的0.88重量份数的石灰石、1.03重量份数的氢氧化钠或0.63重量份数的氧化镁的重量份数。

进一步地，所述系统还与脱硫设备相连，所述脱硫设备中含有带二氧化硫的烟气，所述脱硫泵出口与所述脱硫设备相连，用以将脱硫剂输出至所述脱硫设备中并对烟气进行脱硫。

进一步地，所述浓度检测器设置在所述脱硫设备内部，以检测脱硫设备中烟气的二氧化硫浓度。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明通过检测脱硫设备内烟气中二氧化硫浓度，以配备对应量的脱硫剂，通过水与药液浓度的配比对脱硫剂的量进行微调，再通过对脱硫泵功率的调整以达到对脱硫剂浓度的精确控制，以实现自动化控制，省时省力，准确脱硫，节能降耗。

尤其，所述混合罐内设置有超声装置加热丝，其在所述药液与水混合形成脱硝剂的过程中通过精准的控制反应温度以及超声振动频率，有效地确保了所述药液与水混合的均匀性，进而确保所述脱硫剂功能在后续脱硫的过程中能够充分发挥。

尤其，所述系统中设有控制单元，其能够对脱硫设备中烟气内二氧化硫浓度进行检测，同时根据二氧化硫浓度配备对应浓度的脱硫剂，并控制储水罐和药液罐输出，通过使用对应浓度的脱硫剂使其与二氧化硫充分反应，以达到精准脱硫，提高了所述控制系统的脱硫效率。

尤其，所述控制单元还分别与所述水阀和加药泵相连，通过控制水阀的开合度以及加药泵的功率进一步调节脱硫剂的浓度，提高了所述控制系统的控制精度。

尤其，本发明使用碱溶液作为脱硫剂，在与二氧化硫进行反应时，产物为无害的硫酸盐和水，这样，在脱硫后可直接进行排放，不会对环境造成影响，保护了环境。

尤其，本发明通过使用相对原子质量为量纲计算脱硫与使用脱硫剂之间的对应关系，这样，在系统检测烟气内二氧化硫浓度后即可直接通过对应关系快速确定脱硫剂浓度，计算过程精准且简便，进一步提高了所述控制系统的控制效率。

附图说明

图1为本发明所述脱硫自动化控制系统的结构示意图；

图2为本发明所述控制单元的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1所示，其为本发明所述脱硫自动化控制系统的结构示意图，包括控制单元1、储水罐2、药液罐3、混合罐4、脱硫泵5和脱硫设备6；其中所述控制单元1分别与所述储水罐2、药液罐3、脱硫泵5相连，用以控制系统中液体的流量从而控制脱硫剂的浓度；所述储水罐2与所述控制单元1相连，用以储存水，所述药液罐3设置在所述储水罐2下方并与所述控制单元1相连，用以储存药液；所述混合罐4设置在所述药液罐3右侧，用以装载水和药液，并使其充分混合形成脱硫剂；所述脱硫泵5设置在所述混合罐4出口处，用以将混合完成的脱硫剂输出至所述脱硫设备6中，所述脱硫设备6设置在所述混合罐4右侧，用以装载脱硫剂和带有二氧化硫的烟气并使脱硫剂对烟气进行脱硫。

在所述控制系统运行时，所述脱硫设备6中会通入含有二氧化硫的烟气，此时所述控制单元1会对脱硫设备中烟气内二氧化硫的浓度进行检测，检测完成后控制单元会控制所述储液罐2和药液罐3分别输出指定量的水和药液，并将其输出至混合罐中进行混合，混合后形成指定浓度的脱硫剂，脱硫剂制备完成后，所述脱硫泵5开始运作，将混合罐4中的脱硫剂输出至脱硫设备6中，使脱硫剂与烟气接触并对烟气进行脱硫。本领域的技术人员可以理解的是，本发明所述控制系统不仅可用于对烟气进行脱硫处理，也可用于对烟气进行脱硫处理或去除烟气中其他有害元素，只要满足所述控制系统能够根据烟气内有害物质浓度配制指定浓度的药剂并将其输送至所述脱硫设备6中即可。

请继续参阅图1所示，本发明所述储水罐2为一圆柱形罐，用以储存水，在储水罐2出口处设有水阀21，所述水阀21与所述控制单元1相连，用以控制水流量；当所述控制单元1对所述水阀21进行控制时，所述水阀21会打开，使储水罐2中的水输出至所述混合罐4中，同时所述控制单元1会根据需求控制所述水阀21的开合程度，以此控制储水罐2中水的输出流量。可以理解的是，所述水阀21的种类本实施例不作具体限制，只要满足所述水阀21能通过开合程度以控制储水罐2中水输出的流量即可；当然，所述储水罐2的形状和材料本实施例不作具体限制，只要满足所述储水罐2能够储存指定量的水即可。

请继续参阅图1所示，本发明所述药液罐3为一圆柱形罐，其设置在所述储水罐2下方，用以储存药液，在药液罐3出口处设有加药泵31，所述加药泵31与所述控制单元1相连，用以控制药液流量；当所述控制单元1对所述加药泵31进行控制时，所述加药泵31会开始运行，使药液罐3中的药液输出至所述混合罐4中，同时所述控制单元1会根据需求控制所述加药泵31的功率，以此控制药液罐3中药液的输出流量。可以理解的是，所述加药泵31的种类本实施例不作具体限制，只要满足所述加药泵31能通过调节功率以控制药液罐3中药液输出的流量即可；当然，所述药液罐3的形状和材料本实施例不作具体限制，只要满足所述药液罐3能够储存指定量的药液即可。

请继续参阅图1所示，本发明所述混合罐4为一圆柱形罐体，其设置在所述药液罐3右侧，用以装载所述储水罐2中的水和所述药液罐3中的药液。当所述指定量的水和药液进入所述混合罐4中，会开始混合，发生反应并生成指定量的脱硫剂，并通过脱硫泵5输出至脱硫设备6。可以理解的是，所述混合罐4的形状可以为圆形、方形或其他形状，只要满足所述混合罐能够装载指定量的水和药液即可；当然，所述混合罐4的材料本实施例不作具体限制，只要满足所述混合罐4有指定强度承载其内部发生反应的能量即可。

请继续参阅图1所示，本发明所述脱硫泵5为一水泵，其设置在所述混合罐4出水口处并与所述控制单元1相连，用以将所述混合罐4中混合完成的脱硫剂输出至所述脱硫设备；当所述控制单元1对所述脱硫泵5进行控制时，所述脱硫泵5会开始运行，使所述混合罐4中的脱硫剂输出至所述脱硫设备6中，同时所述控制单元1会根据需求控制所述脱硫泵5的功率，以此控制混合罐4中脱硫剂的输出流量。可以理解的是，所述脱硫泵5的种类本实施例不作具体限制，只要满足所述脱硫泵5能通过调节功率以控制混合罐4中脱硫剂输出的流量即可。

请继续参阅图1所示，本发明所述脱硫设备6设置在所述混合罐4右侧，用以装载含有二氧化硫的烟气以及脱硫剂，并使脱硫剂对烟气进行脱硫；当所述控制系统开始运行时，含有二氧化硫的烟气会输送至所述脱硫设备内部，所述控制单元1对烟气中二氧化硫的浓度进行检测后开始配制对应量的脱硫剂，配置完成后控制所述脱硫泵5将脱硫剂输出至所述脱硫设备6内部，使脱硫剂与烟气中二氧化硫反应以对烟气脱硫，脱硫完成后，将脱硫后烟气输出，以完成脱硫流程。

请参阅图2所示，其为本发明所述控制单元1的结构示意图，包括浓度检测模块11、浓度计算模块12和控制模块13；其中所述浓度检测模块11外接有浓度检测器，所述浓度检测器设置在所述脱硫设备6中，用以检测其内部烟气中二氧化硫的浓度；所述浓度计算模块12设置在所述浓度检测模块11下方，用以根据测得的浓度计算出对应的药液使用量；所述控制模块13设置在所述浓度计算模块12下方，用以分别控制水阀21的开合以及控制加药泵31和脱硫泵5的功率。当所述控制模块1开始工作时，所述浓度检测模块11控制浓度检测器对脱硫设备6内部烟气中二氧化硫的浓度进行检测，检测完成后所述浓度检测模块11会将测得的浓度输送至所述浓度计算模块12，所述浓度算模块12会根据测得的浓度值进行计算并得出对应的药液浓度，计算完成后所述浓度计算模块将数据输送至所述控制模块13，所述控制模块13开始分别控制所述水阀21的开合度和加药泵31的功率，使其分别输出指定量的水和药液并将其混合配制成指定量的脱硫剂，配置完成后所述控制模块13控制所述脱硫泵5将配置完成的脱硫剂以指定流量输出至所述脱硫设备6中并开始进行脱硫。

具体而言，所述药液罐中的药液为石灰石、氢氧化钠或氧化镁生成物中的一种或多种。进一步地，所述脱硫剂对烟气中的二氧化硫进行脱硫的方法为，通过氢氧化钙、氢氢氧化钠或氧化镁溶液与所述烟气中的二氧化硫反应生成硫酸盐和水，以除去所述烟气中的二氧化硫，其中，所述氢氧化钙、氢氢氧化钠以及氧化镁溶液的生成反应分别如下：

cao+h2o＝ca(oh)2(1)

nao+h2o＝2naoh(2)

mgo+h2o＝mg(oh)2(3)

进一步地，所述氢氧化钙、氢氢氧化钠或氧化镁溶液去除烟气中二氧化硫的方程式如下：

ca(oh)2+so2＝caso3+h2o(4)

2naoh+so2→na2so3+h2o，na2so3+so2+h2→2nahso3(5)

mg(oh)2+so2→mgso3+h2o(6)

具体而言，所述浓度计算模块12的计算方法包括：

以相对原子质量作为量纲对上述反应式中各分子进行统计和计算，计算步骤如下：

步骤1：确定生成1重量份的氢氧化钙、氢氢氧化钠或氢氧化镁各需要使用的石灰石、氢氧化钠或氧化镁的重量份数：

由此可得：产生1重量份的氢氧化钙、氢氢氧化钠或氢氧化镁各需要使用的0.76重量份的石灰石、1.63重量份的氢氧化钠或0.69重量份的氧化镁；

步骤2：计算脱除1重量份二氧化硫需要消耗的氢氧化钙、氢氢氧化钠或氢氧化镁的重量份数：

由此可得：脱除1重量份二氧化硫需要消耗1.16重量份的氢氧化钙、0.63重量份的氢氢氧化钠或0.91重量份的氢氧化镁；以此求出脱除1重量份二氧化硫需要消耗的石灰石、氢氧化钠或氧化镁的重量份数，即0.76×1.16＝0.88，1.63×0.63＝1.03，0.69×0.91＝0.63；

则脱除1重量份二氧化硫需要消耗的0.88重量份数的石灰石、1.03重量份数的氢氧化钠或0.63重量份数的氧化镁的重量份数。

得出对应的消耗比例后，根据所述浓度检测模块11测得的二氧化硫浓度的量，所述浓度计算模块12即可直接换算成对应的氨水量或尿素量，并使所述控制模块13控制对应的阀门或泵输出指定量的水或药液。

上述实施例中，所述混合罐4内还可设置有一超声装置，以及若干圈加热丝，环绕在所述混合罐的内侧；所述超声装置为设置在所述混合罐罐口的超声波发生器；

在所述脱硫剂的加入过程中，本实施例的超声波发生器以及加热丝按照下述进行控制，其中，超声装置按照下述超声振动频率与加热温度的关系进行振动，

其中，在第一温度段，在25-40℃温度范围内：

式中，表示第一温度段的实时振动频率，表示第一温度段内的实时温度，表示参考预设温度值，温度为30℃，m表示加入的混合液中的药液的重量，m表示加入的混合液中的水的质量，c表示混合液的比热，表示第一温度段的预设振动频率，其为25khz；

其中，在第二温度段，在40-45℃温度范围内：

式中，表示第二温度段的实时振动频率，表示第二温度段内的实时温度，表示参考预设温度值，恒温温度为40℃，m表示加入的混合液中的药液的重量，m表示加入的混合液中的水的质量，c表示混合液的比热，表示第二温度段的预设振动频率，其为55khz；

在上述步骤d中，常温升温至45℃温度范围内的振动频率为25khz；

升温至45℃时，在45-55℃温度范围内：

式中，表示第三温度段的实时振动频率，表示第三温度段内的实时温度，表示参考预设温度值，温度为45℃，c表示混合液的比热，表示第一温度段的预设振动频率，其为40khz；

其中，在降温过程中，在25-55℃温度范围内：

式中，表示第四温度段的实时振动频率，表示第四温度段内的实时温度，c表示混合液的比热，m表示加入的混合液中的药液的素重量，m表示加入的混合液中水的总质量，表示第四温度段的预设振动频率，其为30khz。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。