本发明涉及一种氨法脱硫装置加氨方法及系统，尤其涉及一种氨法脱硫装置全自动加氨方法及系统。
背景技术：
烟气脱硫是利用碱性吸收剂(吸附剂)通过吸收(吸附)的形式来捕集烟气中的so2，生成相应的亚硫酸盐，最后利用自然氧化或强制氧化等措施将其转化为较为稳定的硫酸盐或其他硫化物，以达到脱硫的目的。脱硫技术主要分为湿法、半干法和干法，其中，湿法脱硫工艺占脱硫装置的85％左右。
氨法脱硫作为典型的湿法脱硫工艺，具有能耗低，反应速率快，脱硫效率高等优点备受关注。同时，氨法脱硫工艺原料来源丰富，形式多样，且氨法脱硫产生的副产物附加值高，是一种性能优良的氮肥，有很好的应用前景。但氨法脱硫工艺普遍存在浆液氧化效率不高、氨逃逸和气溶胶等问题，这不仅会影响设备的正常运行，逃逸的氨和气溶胶也随烟气排入大气后还会对环境造成严重的污染。
造成氨逃逸的主要原因是氨水用量过大，导致脱硫循环液中游离氨含量偏高、ph值偏大，再加上塔内温度较高，氨的平衡分压较高，挥发较为严重；另一方面，亚硫酸铵的氧化率低也是造成氨逃逸严重的重要因素，因为脱硫生成的亚硫酸铵是不稳定化合物，如果不及时氧化成稳定的硫酸铵，容易分解为气态的so2和氨，使得氨逃逸现象加剧。而脱硫塔中气溶胶的生成又与氨逃逸密切相关，因为逃逸的氨气会与烟气中的so2、so3发生气相非均相反应生成以亚硫酸铵和硫酸铵为主的气溶胶。此外，吸收了so2的脱硫液滴被烟气携带排出时，由于蒸发、烟气流速过快等原因，会析出亚硫酸铵或硫酸铵晶体，形成气溶胶。这些脱硫塔内产生的气溶胶主要属于微米-亚微米级粒子，单靠脱硫浆液的洗涤作用难以有效捕集。因此在实际运行中，要严格控制系统的加氨量，来防止加氨量过多导致的氨逃逸和气溶胶生成。
技术实现要素：
发明目的：本发明的第一目的为提供一种安全、稳定、准确、便捷的氨法脱硫装置全自动加氨方法，本发明的第二目的为提供一种氨法脱硫装置全自动加氨系统。
技术方案：本发明的氨法脱硫装置全自动加氨方法，包括如下步骤：
(1)预设系统偏差校准系数k＝实际氨加入量/理论氨加入量；
(2)自动调节k，根据出口so2浓度v2与目标排放浓度vt、1～10秒钟前出口so2浓度v3比较，如出口so2浓度v2比目标排放浓度vt高并且出口so2浓度v2比1～10秒钟前出口so2浓度v3高(上升趋势)，k就按设定的步长和频率变大，直到出口so2浓度v2比目标排放浓度vt高并且出口so2浓度v2比1～10秒钟前出口so2浓度v3高(上升趋势)两个条件不能同时满足；如出口so2浓度v2比目标排放浓度vt低并且出口so2浓度v2比1～10秒钟前出口so2浓度v3低(下降趋势)，k就按设定的步长和频率变小，直到出口so2浓度v2比目标排放浓度vt低并且出口so2浓度v2比1～10秒钟前出口so2浓度v3低两个条件不能同时满足；
(3)根据k值自动调节加氨量。
进一步地，理论氨加入量q1＝q(34/64)/v4*10-6kg/h，其中v4为氨水或液氨的质量浓度，q为脱硫系统理论吸收so2的量。
实际氨加入量q2＝k*q(34/64)/v4*10-6kg/h，其中v4为氨水或液氨的质量浓度，q为脱硫系统理论吸收so2的量。
脱硫系统理论吸收so2的量q＝v1*q1-v2*q2-(vt*q2-v2*q2)mg/h，式中，q1为脱硫塔进口烟气量，q2为出口烟气量，v1为脱硫塔进口so2浓度。
步骤(3)中，自动调节加氨量通过在加氨管线上设置氨水或液氨调节阀，根据so2浓度变化控制加氨调节阀的开度。
本发明的氨法脱硫装置全自动加氨系统，包括控制器、氨水或液氨调节阀和出口烟气cems系统，控制器用于预设系统偏差校准系数k＝实际氨加入量/理论氨加入量，自动调节k，根据出口so2浓度v2与目标排放浓度vt、1～10秒钟前出口so2浓度v3比较，如出口so2浓度v2比目标排放浓度vt高并且出口so2浓度v2比1～10秒钟前出口so2浓度v3高(上升趋势)，k就按设定的步长和频率变大，直到出口so2浓度v2比目标排放浓度vt高并且出口so2浓度v2比1～10秒钟前出口so2浓度v3高(上升趋势)两个条件不能同时满足；如出口so2浓度v2比目标排放浓度vt低并且出口so2浓度v2比1～10秒钟前出口so2浓度v3低(下降趋势)，k就按设定的步长和频率变小，直到出口so2浓度v2比目标排放浓度vt低并且出口so2浓度v2比1～10秒钟前出口so2浓度v3低两个条件不能同时满足；控制氨水或液氨调节阀用于根据k值自动调节加氨量；出口烟气cems系统用于为控制器提供出口so2浓度v2。
优选的，加氨系统还包括氨水或液氨流量计，氨水或液氨流量计用于为控制器提供氨水或液氨流量。
加氨系统还包括进口烟气cems系统，进口烟气cems系统用于为控制器提供进口烟气量q1和进口so2浓度v1。
进一步地，出口烟气cems系统还用于为控制器提供出口烟气量q2。
控制器用于根据进口烟气cems系统、出口烟气cems系统提供的进出口烟气量、进出口so2浓度，并根据设定的so2目标排放浓度，计算出实际脱除so2的量，然后根据实际脱除so2的量，计算实际加氨量。
本发明的氨法脱硫装置全自动加氨系统，该加氨系统包括氨水或液氨调节阀，氨水或液氨流量计，氧化罐，进口烟气cems系统，出口烟气cems系统。
烟气从烟道入口进入脱硫塔，通过入口cems系统记录入口烟气流量，so2浓度，烟温，压力，o2浓度，湿度等参数，烟气从脱硫塔自下而上依次经过浓缩段，吸收段，水洗段和除雾段，然后烟气从脱硫塔顶部进烟囱排入大气。出口烟气流量，so2浓度，烟温，压力，o2浓度，湿度等参数，由脱硫塔出口cems提供。
脱硫塔中的烟气在吸收段与氨水逆流接触，使得烟气中大部分so2被脱除，氨水的加入量根据系统烟气量，so2浓度，温度和湿度等参数变化，由氨水全自动加氨系统控制。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：
(1)重点解决了氨法脱硫工艺中由于氨水用量过大，脱硫循环液中游离氨含量偏高、ph值偏大，再加上塔内温度较高，挥发严重，氨的平衡分压较高而导致的氨逃逸问题；
(2)脱硫塔中气溶胶的生成又与氨逃逸密切相关，逃逸的氨气会与烟气中的so2发生气相非均相反应生成以亚硫酸铵和硫酸铵为主的气溶胶，因此本发明氨法脱硫装置全自动加氨系统有效减少了因氨逃逸导致气溶胶的生成；
(3)加氨量自动调节大大减轻了操作人员的工作强度；
(4)因燃煤品质，运行负荷，操作参数等因素的不同，加氨量亦不同，此全自动加氨系统可有效根据实际运行情况调节氨水加入量，避免因加氨量过多导致的氨逃逸现象等；
(5)提供了一种安全、稳定、准确、便捷的氨法脱硫全自动加氨方法，使出口so2浓度v2控制在目标值vt±1范围内。
附图说明
图1是本发明的氨法脱硫装置全自动加氨系统的流程示意图；
图2(a)-(b)是本发明的氨法脱硫装置全自动加氨系统的出口烟气so2浓度随时间的两种变化曲线。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
如图1所示，一种氨法脱硫装置全自动加氨系统，该加氨系统包括氨水或液氨调节阀1，氨水或液氨流量计2，氧化罐3，进口烟气cems系统4，出口烟气cems系统5和脱硫塔6。
烟气从烟道入口进入脱硫塔6，通过入口cems系统4记录入口烟气流量，so2浓度，烟温，压力，o2浓度，湿度等参数，烟气从脱硫塔自下而上依次经过浓缩段，吸收段，水洗段和除雾段，然后烟气从脱硫塔顶部进烟囱排入大气。出口烟气流量，so2浓度，烟温，压力，o2浓度，湿度等参数，由脱硫塔出口cems5提供。
氨水或液氨从氨水罐经输氨管线进入氧化罐底，加氨量通过氨水或液氨调节阀和流量计控制。
利用上述装置实现氨法脱硫装置全自动加氨的方法，该方法包括：
在加氨管线上设置氨水或液氨调节阀，根据so2浓度变化控制加氨调节阀的开度。
根据cmes提供的氨法脱硫进出口烟气量，进出口so2浓度和设定的so2目标排放浓度，计算出理论脱除so2的量，根据理论脱除so2的量系统自动计算出理论耗氨量，再根据理论耗氨量乘以k自动计算出实际耗氨量。
k预先设定：k＝实际氨加入量(氨水或液氨流量计显示值)/理论氨加入量。
根据出口so2浓度v2与目标排放浓度vt、1～10秒钟前出口so2浓度v3比较，如出口so2浓度v2比目标排放浓度vt高并且出口so2浓度v2比1～10秒钟前出口so2浓度v3高(上升趋势)，k就按设定的步长和频率变大，直到出口so2浓度v2比目标排放浓度vt高并且出口so2浓度v2比1～10秒钟前出口so2浓度v3高(上升趋势)两个条件不能同时满足；如出口so2浓度v2在目标排放浓度vt低并且出口so2浓度v2比1～10秒钟前出口so2浓度v3低(下降趋势)，k就按设定的步长和频率变小，直到出口so2浓度v2在目标排放浓度vt低并且出口so2浓度v2比1～10秒钟前出口so2浓度v3低两个条件不能同时满足。
在加氨阶段，由于加氨量根据出口烟气so2浓度v2不断调整，所以出口烟气so2浓度在设定的目标排放浓度vt附近上下波动，随着加氨量的微调，最终实现出口浓度v2和设定的目标排放浓度vt相等。
2×240t/h煤粉锅炉脱硫吸收塔改造，额定工况下其烟气量为2×280000nm3/h，一炉一塔，入口烟气温度130℃,入口烟气so2浓度2000mg/nm3，入口烟气颗粒物含量20mg/nm3，出口烟气量为2×287000nm3/h，出口烟气so2浓度28mg/nm3，吸收剂采用12％的氨水。
参数控制和工艺描述如下：烟气从烟道入口进入脱硫塔，通过入口cems系统记录入口烟气流量，so2浓度，烟温，压力，o2浓度，湿度等参数，烟气从脱硫塔自下而上依次经过浓缩段，吸收段，水洗段和除雾段，然后烟气从脱硫塔顶部进烟囱排入大气。出口烟气流量，so2浓度，烟温，压力，o2浓度，湿度等参数，由脱硫塔出口cems提供。
脱硫塔中的烟气在吸收段与氨水逆流接触，使得烟气中大部分so2被脱除，氨水的加入量根据系统烟气量，so2浓度，温度和湿度等参数变化，由全自动加氨系统控制。
根据排放要求和运行工况需设定一个so2目标排放浓度vt为25mg/m3，定义出口烟气前3s的so2浓度为v3。
预设系统偏差校准系数k：
脱硫系统理论吸收so2的量q＝v1*q1-v2*q2-(vt*q2-v2*q2)mg/h＝{280000*2000-287000*28-(287000*25-287000*28)}*10-6＝552.8kg/h，其中v1为脱硫塔入口so2浓度，q1为脱硫塔入口烟气量，v2为脱硫塔出口so2浓度，q2为脱硫塔出口烟气量。
氨法脱硫系统理论氨加入量q＝q(34/64)/v4kg/h＝2447.29kg/h，其中v4为氨水的质量浓度，w％。
此时氨水流量计显示流量为2398.56kg/h，k＝2398.56/2447.29＝0.980，系统偏差校准系数k预设值为0.980。
so2浓度随时间变化趋势遵循图2(a)或图2(b)的曲线。
根据出口so2浓度v2与目标排放浓度vt的比较及出口so2浓度v2与1～10秒钟前出口so2浓度为v3的比较，得到出口so2浓度v2在目标值上方还是下方，是上升趋势还是下降趋势，再决定k的变化，如出口so2浓度v2在目标值vt上方并且是上升趋势，k就按设定的步长和频率变大，直到上述条件不能同时满足；如出口so2浓度v2在目标值vt下方并且是下降趋势，k就按设定的步长和频率变小，直到上述条件不能同时满足。
通过跟踪出口so2浓度v2，对系统偏差校准系数k不断自动调节，最终出口so2浓度v2可达到目标值25mg/m3附近，此时氨逃逸1.1mg/nm3(小时均值)，氨利用率达99.8％以上，细微粉尘浓度为2.1mg/m3。较设置氨自调前氨逃逸现象明显改善，气溶胶浓度也有所降低。
技术特征：
1.一种氨法脱硫装置全自动加氨方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)预设系统偏差校准系数k＝实际氨加入量/理论氨加入量；
(2)自动调节k，根据出口so2浓度v2与目标排放浓度vt、1～10秒钟前出口so2浓度v3比较，如出口so2浓度v2比目标排放浓度vt高并且出口so2浓度v2比1～10秒钟前出口so2浓度v3高，k就按设定的步长和频率变大，直到出口so2浓度v2比目标排放浓度vt高并且出口so2浓度v2比1～10秒钟前出口so2浓度v3高两个条件不能同时满足；如出口so2浓度v2比目标排放浓度vt低并且出口so2浓度v2比1～10秒钟前出口so2浓度v3低，k就按设定的步长和频率变小，直到出口so2浓度v2比目标排放浓度vt低并且出口so2浓度v2比1～10秒钟前出口so2浓度v3低两个条件不能同时满足；
(3)根据k值自动调节加氨量。
2.根据权利要求1所述氨法脱硫装置全自动加氨方法，其特征在于：所述理论氨加入量q1＝q(34/64)/v4*10-6kg/h，其中v4为氨水或液氨的质量浓度，q为脱硫系统理论吸收so2的量。
3.根据权利要求1所述氨法脱硫装置全自动加氨方法，其特征在于：所述实际氨加入量q2＝k*q(34/64)/v4*10-6kg/h，其中v4为氨水或液氨的质量浓度，q为脱硫系统理论吸收so2的量。
4.根据权利要求2或3所述氨法脱硫装置全自动加氨方法，其特征在于：所述脱硫系统理论吸收so2的量q＝v1*q1-v2*q2-(vt*q2-v2*q2)mg/h，式中，q1为脱硫塔进口烟气量，q2为出口烟气量，v1为脱硫塔进口so2浓度。
5.根据权利要求1所述氨法脱硫装置全自动加氨方法，其特征在于：步骤(3)中，所述自动调节加氨量通过在加氨管线上设置氨水或液氨调节阀，根据so2浓度变化控制加氨调节阀的开度。
6.一种氨法脱硫装置全自动加氨系统，其特征在于：包括控制器、氨水或液氨调节阀(1)和出口烟气cems系统(5)，所述控制器用于预设系统偏差校准系数k＝实际氨加入量/理论氨加入量，自动调节k，根据出口so2浓度v2与目标排放浓度vt、1～10秒钟前出口so2浓度v3比较，如出口so2浓度v2比目标排放浓度vt高并且出口so2浓度v2比1～10秒钟前出口so2浓度v3高，k就按设定的步长和频率变大，直到出口so2浓度v2比目标排放浓度vt高并且出口so2浓度v2比1～10秒钟前出口so2浓度v3高两个条件不能同时满足；如出口so2浓度v2在目标排放浓度vt低并且出口so2浓度v2比1～10秒钟前出口so2浓度v3低，k就按设定的步长和频率变小，直到出口so2浓度v2在目标排放浓度vt低并且出口so2浓度v2比1～10秒钟前出口so2浓度v3低两个条件不能同时满足；所述控制氨水或液氨调节阀(1)用于根据k值自动调节加氨量；所述出口烟气cems系统(5)用于为控制器提供出口so2浓度v2。
7.根据权利要求6所述氨法脱硫装置全自动加氨系统，其特征在于：所述加氨系统还包括氨水或液氨流量计(2)，所述氨水或液氨流量计(2)用于为控制器提供氨水或液氨流量。
8.根据权利要求6所述氨法脱硫装置全自动加氨系统，其特征在于：所述加氨系统还包括进口烟气cems系统(4)，所述进口烟气cems系统(4)用于为控制器提供进口烟气量q1和进口so2浓度v1。
9.根据权利要求6所述氨法脱硫装置全自动加氨系统，其特征在于：所述出口烟气cems系统(5)还用于为控制器提供出口烟气量q2。
10.根据权利要求6所述氨法脱硫装置全自动加氨系统，其特征在于：所述控制器用于根据进口烟气cems系统(4)、出口烟气cems系统(5)提供的进出口烟气量、进出口so2浓度，并根据设定的so2目标排放浓度，计算出实际脱除so2的量，然后根据实际脱除so2的量，计算实际加氨量。
技术总结
本发明公开了一种氨法脱硫装置全自动加氨方法及系统，该加氨方法包括如下步骤：预设系统偏差校准系数K＝实际氨加入量/理论氨加入量；自动调节K，根据出口SO2浓度v2与目标排放浓度Vt、1～10秒钟前出口SO2浓度v3比较，如出口SO2浓度v2比目标排放浓度Vt高并且出口SO2浓度v2比1～10秒钟前出口SO2浓度v3高，K就按设定的步长和频率变大，即逐步增加通氨量，并提供一种氨法脱硫装置全自动加氨系统。本发明的便捷可靠智能化的全自动加氨方法及系统，解决了传统脱硫系统中氨投加过量导致的氨逃逸严重和氨投加量过少导致的脱硫效率低等问题。
技术研发人员：汤先凯;周亮;张刚;李娟;李军东
受保护的技术使用者：中石化南京工程有限公司;中石化炼化工程(集团)股份有限公司
技术研发日：2021.01.28
技术公布日：2021.06.15
声明：
“氨法脱硫装置全自动加氨方法及系统与流程” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
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编辑：中冶有色技术网
来源：中石化南京工程有限公司;中石化炼化工程(集团)股份有限公司
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2024年07月05日 ~ 07日 
