申请日2014.04.08
公开(公告)日2014.07.23
IPC分类号B01D53/78; G05B13/04; B01D53/60
摘要
本发明公开了一种碱性废水的烟气处理系统，其包括：塔体、曝气池、喷淋架、原液池、回收池、烟气通道、烟囱、监测装置、执行装置和运算控制装置。本发明还公开了一种碱性废水的烟气处理控制方法，其包括以下步骤：步骤1、生成模糊控制模型规则表;步骤2、调节控制曝气池中碱性废水的液位高度;步骤3、调节控制喷淋架的高度位置;步骤4、调节控制喷淋通道的水流量。利用碱性废水对烟气脱硫脱硝处理降低以往烟气脱硫脱硝的成本。
摘要附图
权利要求书
1.一种碱性废水的烟气处理系统，其特征在于，其包括：
塔体(1);
曝气池(11)，用于盛装待脱硫脱硝的碱性废水，所述曝气池(11)设置于 塔体(1)的底部，在所述曝气池(11)上设有进水口和出水口、以及主烟道(12);
喷淋架(5)，所述喷淋架(5)安装塔体(1)上侧，用于向曝气池(11) 中喷淋碱性废水;
原液池(2)，所述原液池(2)通过喷淋通道(21)与喷淋架(5)相连通， 该原液池(2)并通过进水通道(22)与曝气池(11)的进水口相连通，其中， 所述进水通道(22)通过第一进水分通道(23)以及回流通道(25)分别与原 液池(2)相连通;
回收池(3)，所述回收池(3)通过出水通道(31)与曝气池(11)的出水 口相连通;
烟气通道(6)，所述烟气通道(6)与主烟道(12)相连通，用于向主烟道 (12)中输入烟气;
烟囱(4)，所述烟囱(4)与塔体(1)的顶部相连通，用于排放反应后的 废气;
监测装置(7)，所述监测装置(7)包括：安装于喷淋架(5)和曝气池(11) 之间的塔体(1)内壁上、用于监测曝气池(11)中的碱性废水液位高度的超声 波液位计(71)，安装于塔体(1)内、用于监测曝气池(11)中的碱性废水温 度的红外线温度传感器(72)，安装于曝气池(11)中、用于监测曝气池(11) 中的碱性废水PH值的PH值传感器(73)，安装于喷淋通道(21)中、用于监测 喷淋液体流量的第一液体流量计(741)，安装于进水通道(22)中、用于监测 进水流量的第二液体流量计(742)，安装于出水通道(31)中、用于监测出水 流量的第三液体流量计(743)，安装于烟气通道(6)中、用于对输入气体流量 进行监测的气体流量计(75)，安装于塔体(1)顶部、用于测量塔体(1)的顶 部与喷淋架(5)之间距离的红外线测距传感器(76)，安装于喷淋通道(21) 中、用于对喷淋液体的压力进行监测的第一液体压力传感器(771)，安装于回 流通道(25)中，用于对回流液体的压力进行监测的第二液体压力传感器(772)， 以及安装于烟囱(4)中、用于对废气进行监测的烟气分析仪传感器(78);
执行装置(8)，所述执行装置(8)包括：分别安装于进水通道(22)和出 水通道(31)上的第一电动开度阀(811)和第二电动开度阀(812)，分别安装 于喷淋通道(21)和第一进水分通道(23)上的第一变频水泵(821)和第二变 频水泵(822)，以及安装于喷淋架(5)上侧用于拉动喷淋架(5)上下运动的 提升机(83);
运算控制装置(10)，所述运算控制装置(10)用于根据监测装置(7)的 监测数据，对执行装置(8)进行模糊控制。
所述进水通道(22)进一步通过一第二进水分通道(24)与原液池(2)相 连通，所述第二进水分通道(24)上安装有一水泵(92)，所述出水通道(31) 上安装一水轮机(91)，所述水轮机(91)通过传动轴(93)带动水泵(92)工 作。
2.根据权利要求1所述的碱性废水的烟气处理系统，其特征在于，所述主 烟道(12)中安装有多个与主烟道(12)相连通的分烟道(121)，所述分通道 (121)上设有多个与曝气池(11)相连通的小孔。
3.根据权利要求1所述的碱性废水的烟气处理系统，其特征在于，在第二 液体压力传感器(772)和原液池(2)之间的回流通道(25)上安装一安全阀 (251)。
4.根据权利要求1所述的碱性废水的烟气处理系统，其特征在于，所述运 算控制装置(10)为PLC。
5.一种根据权利要求1-4任一项所述的碱性废水的烟气处理系统进行控制 的方法，其特征在于，其包括以下步骤：
步骤1、生成模糊控制模型规则表，所述模糊控制模型规则表包括液位高度 给定量解模糊化、喷淋高度给定量解模糊化、以及喷淋速度给定量解模糊化;
步骤2、根据液位高度给定量解模糊化的液体高度给定量与超声波液位计 (71)的监测数据相结合，通过模糊推理获得最佳PID调节控制参数后，输出 一第一控制信号，该第一控制信号用于调节控制曝气池(11)中碱性废水的液 位高度;
步骤3、根据喷淋高度给定量解模糊化的喷淋高度给定量与红外线测距传感 器(76)的监测数据相结合，通过模糊推理获得最佳PID调节控制参数后，输 出一第二控制信号，该第二控制信号用于调节控制喷淋架(5)的高度位置;
步骤4、根据喷淋速度给定量解模糊化的喷淋速度给定量与第一液体流量计 (741)的监测数据相结合，通过模糊推理获得最佳PID调节控制参数后，输出 一第三控制信号，该第三控制信号用于调节控制喷淋通道(21)的水流量。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤2中，曝气池(11) 中碱性废水的液位高度的调节方法包括以下的一种或多种：
第一控制信号通过调节第一电动开度阀(811)的开度，从而调整进水通道 (22)的液体流速;
第一控制信号通过调节第二电动开度阀(812)的开度，从而调整出水通道 (31)的液体流速;
第一控制信号通过调节第二变频水泵(822)的供电频率改变第二变频水泵 (822)的转速，从而调整进水通道(22)的液体流速。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤3中，第二控制信 号通过提升机(83)来调节控制喷淋架(5)的高度位置。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤4中，第三控制信 号通过调节第一变频水泵(821)的供电频率改变第一变频水泵(821)的转速， 从而调整喷淋通道(21)的液体流速。
9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述模糊控制模型规则表为 根据液位高度、喷淋高度、以及喷淋速度的多次实验而获取的基于PH值传感器 (73)、气体流量计(75)以及烟气分析仪传感器(78)的最佳监测数据库。
说明书
一种碱性废水的烟气处理系统及控制方法
技术领域
本发明涉及燃煤锅炉烟气的处理技术及自动控制领域，尤其涉及的是一种 碱性废水的烟气脱硫脱硝装置及控制方法。
背景技术
煤是我国火力发电的主要燃烧物，煤炭燃烧过程中所产生的硫氧化物、氮 氧化物对我国大气环境造成了日益严重的危害。目前氮氧化物的脱除技术主要 有两类：炉内燃烧脱硝和烟气脱硝。炉内燃烧脱硝技术的脱硝效率在30-50%左 右，但该种脱硝技术容易影响锅炉的安全运行，且随着环保要求的进一步提高， 该技术难以实现更高的NOX脱除效率。欧美等发达国家普遍采用催化还原技术 (SCR)对烟气进行脱硝。该技术脱硝效率高、运行稳定，但存在催化剂失活、 磨损、堵塞，还原性物质泄露造成二次污染等问题，且运行和投资费用非常昂 贵。通常采用的烟气脱硫方法为石灰/石灰石-石膏湿法，该方法效率比较高。但 我国国内对该技术的研究尚未有突破性进展，目前该系统主要从日本进口为主， 我国70%的中小型锅炉企业负担不了目前常用脱硫工艺的大量基建投资和高昂 的运行费用。此外，石灰/石灰石—石膏湿法脱硫后形成含有大量杂质的低品位 石膏，大部分脱硫产物被抛弃处理，对环境造成了二次污染。因此，研究开发 低成本、高效率的可以同时脱硫脱硝的技术就显得尤为重要。
与此同时，我国印染、造纸、制革、化工等企业每年排放大量碱性废水， 例如，2007年纺织印染废水的排放量总量高达22.5亿吨，中小型造纸企业排放 的碱性废水约有10多亿吨，碱性废水需要处理达标后才能进行排放。
面对烟气与碱性废水的高处理成本是现在企业的一大技术难题，因此，现 有技术还有待于改进和发展，寻求烟气与碱性废水低成本处理技术。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种碱性废水的烟气处理系统，其在是利用碱 性废水与烟气的化学反应，去除烟气中高价态的氮氧化物和氧化硫污染物，及 使到碱性废水PH值减低，旨在解决现有的烟气脱硫脱硝与碱性废水处理成本高 的问题。
为实现以上目的，本发明采取了的技术方案是：
一种碱性废水的烟气处理系统，其包括：
塔体;
曝气池，用于盛装待脱硫脱硝的碱性废水，所述曝气池设置于塔体的底部， 在所述曝气池上设有进水口和出水口、以及主烟道;
喷淋架，所述喷淋架安装塔体上侧，用于向曝气池中喷淋碱性废水;
原液池，所述原液池通过喷淋通道与喷淋架相连通，该原液池并通过进水 通道与曝气池的进水口相连通，其中，所述进水通道通过第一进水分通道以及 回流通道分别与原液池相连通;
回收池，所述回收池通过出水通道与曝气池的出水口相连通;
烟气通道，所述烟气通道与主烟道相连通，用于向主烟道中输入烟气;
烟囱，所述烟囱与塔体的顶部相连通，用于排放反应后的废气;
监测装置，所述监测装置包括：安装于喷淋架和曝气池之间的塔体内壁上、 用于监测曝气池中的碱性废水液位高度的超声波液位计，安装于塔体内、用于 监测曝气池中的碱性废水温度的红外线温度传感器，安装于曝气池中、用于监 测曝气池中的碱性废水PH值的PH值传感器，安装于喷淋通道中、用于监测喷淋 液体流量的第一液体流量计，安装于进水通道中、用于监测进水流量的第二液 体流量计，安装于出水通道中、用于监测出水流量的第三液体流量计，安装于 烟气通道中、用于对输入气体流量进行监测的气体流量计，安装于塔体顶部、 用于测量塔体的顶部与喷淋架之间距离的红外线测距传感器，安装于喷淋通道 中、用于对喷淋液体的压力进行监测的第一液体压力传感器，安装于回流通道 中，用于对回流液体的压力进行监测的第二液体压力传感器，以及安装于烟囱 中、用于对废气进行监测的烟气分析仪传感器;
执行装置，所述执行装置包括：分别安装于进水通道和出水通道上的第一 电动开度阀和第二电动开度阀，分别安装于喷淋通道和第一进水分通道上的第 一变频水泵和第二变频水泵，以及安装于喷淋架上侧用于拉动喷淋架上下运动 的提升机;
运算控制装置，所述运算控制装置用于根据监测装置的监测数据，对执行 装置进行模糊控制。
所述进水通道进一步通过一第二进水分通道与原液池相连通，所述第二进 水分通道上安装有一水泵，所述出水通道上安装一水轮机，所述水轮机通过传 动轴带动水泵工作，利用碱性废水排出时水流的能量转换为旋转机械能的水轮 机，再利用水轮机带动水泵做功，从而减少电动水泵的数量。
所述主烟道中安装有多个与主烟道相连通的分烟道，所述分通道上设有多 个与曝气池相连通的小孔。
在第二液体压力传感器和原液池之间的回流通道上安装一安全阀。
所述运算控制装置为PLC。
本发明的目的之一在于提供一种碱性废水的烟气处理系统的控制方法，其 在是利用碱性废水与烟气的化学反应，去除烟气中高价态的氮氧化物和氧化硫 污染物，及使到碱性废水PH值减低，旨在解决现有的烟气脱硫脱硝与碱性废水 处理成本高的问题。
为实现以上目的，本发明采取了的技术方案是：
一种根据上述的碱性废水的烟气处理系统进行控制的方法，其包括以下步 骤：
步骤1、生成模糊控制模型规则表，所述模糊控制模型规则表包括液位高度 给定量解模糊化、喷淋高度给定量解模糊化、以及喷淋速度给定量解模糊化;
步骤2、根据液位高度给定量解模糊化的液体高度给定量与超声波液位计的 监测数据相结合，通过模糊推理获得最佳PID调节控制参数后，输出一第一控 制信号，该第一控制信号用于调节控制曝气池中碱性废水的液位高度;
步骤3、根据喷淋高度给定量解模糊化的喷淋高度给定量与红外线测距传感 器的监测数据相结合，通过模糊推理获得最佳PID调节控制参数后，输出一第 二控制信号，该第二控制信号用于调节控制喷淋架的高度位置;
步骤4、根据喷淋速度给定量解模糊化的喷淋速度给定量与第一液体流量计 的监测数据相结合，通过模糊推理获得最佳PID调节控制参数后，输出一第三 控制信号，该第三控制信号用于调节控制喷淋通道的水流量。
所述步骤2中，曝气池中碱性废水的液位高度的调节方法包括以下的一种 或多种：
第一控制信号通过调节第一电动开度阀的开度，从而调整进水通道的液体 流速;
第一控制信号通过调节第二电动开度阀的开度，从而调整出水通道的液体 流速;
第一控制信号通过调节第二变频水泵的供电频率改变第二变频水泵的转 速，从而调整进水通道的液体流速。
所述步骤3中，第二控制信号通过提升机来调节控制喷淋架的高度位置。
所述步骤4中，第三控制信号通过调节第一变频水泵的供电频率改变第一 变频水泵的转速，从而调整喷淋通道的液体流速。
所述模糊控制模型规则表为根据液位高度、喷淋高度、以及喷淋速度的多 次实验而获取的基于PH值传感器、气体流量计以及烟气分析仪传感器的最佳监 测数据库。
本发明中：
1、将在线实验得到的碱性废水温度、碱性废水PH值、碱性废水液位、碱 性废水喷淋高度、碱性废水喷淋速度、烟气流速、排放烟气成份的采样数据进 行分段，实现输入输出量的离散化、模糊化，找出输入与输出之间的映射关系， 在通过在线的数据分析，建立模糊控制的模型与规则表;
2、系统实时监测碱性废水的烟气脱硫脱硝装置内碱性废水温度、碱性废水 PH值、烟气流速的变化，根据前述的数学模型，查询模糊控制规则表，利用控 制器，控制碱性废水液位、碱性废水更换、碱性废水喷淋高度、碱性废水喷淋 速度，实现碱性废水与烟气中的硫氧化物和氮氧化物充分反应;
3、利用碱性废水排出时水流的能量转换为旋转机械能的水轮机，再利用水 轮机带动水泵做功。水轮机水泵为主，电动变频水泵为辅的补给碱性废水。当 然，也可以是以电动变频水泵为主、水轮机水泵为辅的补给碱性废水。
4、系统实时监测碱性废水的烟气脱硫脱硝系统各设备运行参数，对各运行 数据进行保存记录，以便于日后分析与优化。
本发明的有益效果是：利用碱性废水对烟气脱硫脱硝处理降低以往烟气脱硫 脱硝的成本。
