CN113144966A - 一种石灰石浆液制备装置及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于脱硫工艺控制技术领域，具体涉及的是一种石灰石浆液制备装置及其制备方法，包括石灰石浆液箱、连接所述石灰石浆液箱并为石灰石浆液箱供料的给水泵和石灰石粉仓；所述石灰石浆液箱连接有密度计和液位计。本发明通过迭代的方法进行石灰石浆液的制备，改进了石灰石浆液的制备装置，优化了制备过程的可测性和可控性，并且根据每次制备浆液密度与期望值差值通过智能控制逻辑不断进行迭代运算，并在下一次浆液制备过程中调整给料机频率与进水调节门开度，最终在保证给料机最大出力的同时，不断修正阀门最优开度，在最短时间内完成浆液制备，同时保证浆液制备过程中密度稳定。

Description

一种石灰石浆液制备装置及其制备方法

技术领域

本发明属于脱硫工艺控制技术领域，具体涉及的是一种石灰石浆液制备装置及其制备方法。

背景技术

随着火电行业的迅猛发展以及我国环境保护制度的逐渐健全规范，烟气脱硫工艺设备投入及其稳定运行已成为火电企业非常关注的问题。在火力发电厂湿法脱硫工艺中，石灰石浆液是烟气脱硫化学反应的主要原材料，其中石灰石浆液的浓度、制浆速率等因素影响着脱硫工艺的效率和安全运行。目前火电厂脱硫石灰石浆液制备系统采用石灰石粉与水混合的方式进行石灰石浆液制备，现有的石灰石浆液制备系统运行设备单一，无法解决石灰石浆液制备过程中密度摆动的问题，其所制备的石灰石浆液并不能够达到质量要求。

发明内容

根据上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种能够满足生产并达到质量要求的石灰石浆液制备装置及其制备方法。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种石灰石浆液制备装置，包括石灰石浆液箱、连接所述石灰石浆液箱并为石灰石浆液箱供料的给水泵和石灰石粉仓；所述石灰石浆液箱连接有密度计和液位计。

进一步地，所述给水泵通过给水管线与石灰石浆液箱连接，所述给水管线上设置有控制给水管线启闭的给水关断门和控制给水管线流量的给水调节门。

进一步地，所述石灰石粉仓通过给料管线与石灰石浆液箱连接，给料管线上设置有给料机。

进一步地，所述石灰石浆液箱内设置有搅拌器。

进一步地，所述石灰石粉仓的入口端设置有热风管道，热风机通过热风管道为给料机提供热风，防止给料机内剩余石灰石粉，防止板结。

进一步地，所述给料管线上设置有入口阀，热风管道设置在入口阀和石灰石粉仓之间。

一种石灰石浆液制备方法，包括以下步骤：

步骤1：设定石灰石浆液的期望密度ρ_期望及密度允许误差ρ_误差；

步骤2：设定给水泵调节门开度X，给料机出力Y，进料时间S，开始系统运行，达到进料时间后，设定调节门开度为0％，给料机出力为0％，记录当前密度ρ_n与期望密度ρ_期望的差值Δρ_n＝ρ_n-ρ_期望；

步骤3：

判断|Δρ_n|与密度允许误差ρ_误差的大小关系；

若|Δρ_n|大于密度允许误差ρ_误差，则进行以下步骤；

若Δρ_n<0，且Y_n小于100％，增加给料机出力Y；

若Δρ_n<0，且Y_n等于100％，减小调节门开度X；

若Δρ_n>0，减小给料机出力Y；

重复步骤2和3；

若|Δρ_n|小于密度允许误差ρ_误差，跳转至步骤4；

步骤4：

顺控结束，使用当前参数X、Y、S开始运行，达到进料时间后，设定调节门开度为0％，记录Δρ_n；直至|Δρ_n|再次大于密度允许误差ρ_误差，重复步骤3；其中，n代表系统运行次数，n＝1，2，3……n，n为整数。

进一步地，对于步骤3中，给水泵调节门开度和给料机出力的调节方法为：在|Δρ_n|大于密度允许误差ρ_误差条件下；

若Δρ_n<0，且Y_n小于100％，增加给料机出力，Y_n+1＝Y_n-(Δρ_n*10/ρ_期望)*100％；

若Δρ_n<0，且Y_n等于100％，减小调节门开度，X_n+1＝X_n+(Δρ_n*10/ρ_期望)*100％；

若Δρ_n>0，减小给料机出力，Y_n+1＝Y_n-(Δρ_n*10/ρ_期望)*100％。

进一步地，对于步骤2中，系统第一次运行时，初始给水泵调节门开度X₁，初始给料机出力Y₁，初始进料时间S的计算方法包括以下步骤：

步骤2.1：

设定给水泵调节门开度为x，给料机出力为y，进料时间为s，系统运行m次，给水泵调节门开度为x_m，给料机出力为y_m，进料时间为s_m；第一次系统运行时，m＝1，设定给水泵调节门开度x₁＝100％，给料机出力y₁＝100％，进料时间s₁＝60s，达到进料时间后，设定调节门开度为0％，给料机出力为0％，记录第一次系统运行后的当前液位L₁与初始液位L₀的差值ΔL₁＝L₁-L₀，记录当前密度ρ_m与初始密度ρ₀的差值ΔE_m＝ρ_m-ρ₀；

步骤2.2：

若ΔE_m>0，则重新设定调节门开度x_m＝x_m-1，给料机出力y_m＝y_m-1/2，进料时间s₁＝60s，开始系统运行，达到进料时间后，设定给水泵调节门开度为为0％，给料机出力为0％，记录当前密度ρ_m与开始前密度ρ_m-1的差值Δρ_m＝ρ_m-ρ_m-1；

若Δρ_m<0则重新设定y_m＝y_m-1+((|ΔE_m-1+Δρ_m-1|)/(ΔE_m-1-Δρ_m-1))*50％，跳转至步骤2.3；

若Δρ_m>0则重复步骤2.2，至Δρ_m<0；

若ΔE_m<0，则重新设定调节门开度x_m＝x_m-1/2，给料机出力y_m＝y_m-1，进料时间s₁＝60s，开始系统运行，达到进料时间后，设定给水泵调节门开度为0％，给料机出力为0％，记录当前密度ρ_m与开始前密度ρ_m-1的差值Δρ_m＝ρ_m-ρ_m-1；

若Δρ_m>0，则重新设定x_m＝x_m-1+((|ΔE_m-1+Δρ_m-1|)/(ΔE_m-1-Δρ_m-1))*50％，跳转至步骤2.3；

若Δρ_m<0则重复第二步，至Δρ_m>0；

步骤2.3：

完成步骤2.2后，设定调节门开度X1＝x_m，给料机出力Y1＝y_m，根据期望液位L_期望与当前液位L_m的差值ΔL_m＝L_期望-L_m，确定进料时间S＝ΔL_m/ΔL₁*60s，以X1、Y1、S作为步骤二中初始给水泵调节门开度，初始给料机出力和初始进料时间。

进一步地，对于步骤4中，直至|Δρ_n|累计两次大于密度允许误差ρ_误差，重复步骤3。

进一步地，所述给水泵的调节门开度、给料机的出力和进料时间通过计算机控制，水泵的调节门开度调节即水的流量调节，给料机的出力调节即物料的流量调节，通过调节给料机频率控制。

进一步地，石灰石浆液的密度和液位分别通过石灰石浆液箱在线密度计和石灰石浆液箱在线液位计进行测量，并将计算结果发送至计算机。

本发明的有益效果为：本发明技术方案改进了石灰石浆液的制备装置，优化了制备过程的可测性和可控性，并且根据每次制备浆液密度与期望值差值通过智能控制逻辑不断进行迭代运算，并在下一次浆液制备过程中调整给料机频率与进水调节门开度，最终在保证给料机最大出力的同时，不断修正阀门最优开度，在最短时间内完成浆液制备，同时保证浆液制备过程中密度稳定。

附图说明

图1为石灰石浆液制备装置示意图；

图2为石灰石浆液制备方法的流程图；

图中：1、给水泵，2、给水关断门，3、给水调节门，4、石灰石粉仓，5、石灰石粉给料机，6、石灰石浆液箱，7、在线液位计，8、在线密度计，9、搅拌器，10、热风管道，11、热风机，12、入口阀。

具体实施方式

为了使本发明的结构和功能更加清晰，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

参见附图1，一种石灰石浆液制备装置，包括石灰石浆液箱6、连接所述石灰石浆液箱6并为石灰石浆液箱供料的给水泵1和石灰石粉仓4；所述石灰石浆液箱连接有在线密度计8和在线液位计7。

进一步地，所述给水泵1通过给水管线与石灰石浆液箱连接，所述给水管线上设置有控制给水管线启闭的给水关断门2和控制给水管线流量的给水调节门3。

进一步地，所述石灰石粉仓4通过给料管线与石灰石浆液箱6连接，给料管线上设置有石灰石粉给料机5。

进一步地，所述石灰石浆液箱6内设置有搅拌器9。

进一步地，所述石灰石粉仓4的入口端设置有热风管道10，热风机11通过热风管道10为给料机5提供热风，防止给料机5内剩余石灰石粉，防止板结。

进一步地，所述给料管线上设置有给料机入口阀12，热风管道10设置在入口阀12和石灰石粉仓4之间。

本发明的石灰石浆液制备系统采用石灰石粉与水混合的方式进行石灰石浆液制备通过调节给水调节门3开度、石灰石粉给料机5频率将石灰石粉与水在石灰石浆液箱6内进行混合，并通过搅拌器9进行搅拌混合，最终制备理想密度的浆液。

对于制备方法上：1、现有石灰石浆液制备智能控制方法根据浆液液位与设定液位偏差对控制进水调节门进行控制，在液位即将达到临界值或超过临界值时已无调节裕量，若在密度临界值附近浆液密度超过标准密度，将导致浆液密度过高。

2、现有石灰石浆液制备智能控制方法通过跟踪浆液密度进行给料机频率自动调节，由于石灰石粉与水混合均匀过程较长，浆液密度反馈存在滞后性，跟踪调节易导致实际浆液密度波动过大，影响脱硫效率。

3、现有石灰石浆液制备智能控制方法通过浆液密度实时调节给料机频率，过程中无法保持给料机最大出力，浆液制备时间加长，导致电耗增加。

由于上述制备方法的缺陷，本发明通过迭代过程保证石灰石浆液密度的稳定性，本发明根据每次制备浆液密度与期望值差值通过智能控制逻辑不断进行迭代运算，并在下一次浆液制备过程中调整给料机频率与进水调节门开度，最终在保证给料机最大出力的同时，不断修正阀门最优开度，在最短时间内完成浆液制备，同时保证浆液制备过程中密度稳定。参见附图2，具体方法如下：

控制方法说明：

1、初始值X1、Y1、S1计算方法：

第一步：设定调节门开度x₀＝100％，给料机出力y₀＝100％，进料时间s＝60s，开始系统运行，达到进料时间后，设定调节门开度为0％，给料机出力为0％，同时记录当前液位L₁与原始液位L₀的差值ΔL₁＝L₁-L₀，记录当前密度ρ₁与初始密度ρ₀的差值ΔE₁＝ρ₁-ρ₀。

第二步：若ΔE₁>0，则设定调节门开度x₂＝x₁，给料机出力y₂＝y₁/2，进料时间s＝60s，开始系统运行，达到进料时间后，设定调节门开度为0％，给料机出力为0％，记录当前密度ρ₂与开始前密度ρ₁的差值Δρ₂＝ρ₂-ρ₁，若Δρ₂<0则设定y₃＝y₂+((|ΔE₂+Δρ₂|)/(ΔE₂-Δρ₂))*50％，若Δρ₂>0则重复第二步，运行至Δρ_m<0，重新设定y_m＝y_m-1+((|ΔE_m-1+Δρ_m-1|)/(ΔE_m-1-Δρ_m-1))*50％，

若ΔE₁<0，则设定调节门开度x₂＝x₁/2，给料机出力y₂＝y₁，进料时间s＝60s，开始系统运行，达到进料时间后，设定调节门开度为0％，给料机出力为0％，记录当前密度ρ₂与开始前密度ρ₁的差值Δρ₂＝ρ₂-ρ₁，若Δρ₂>0则设定x₃＝x₂+((|ΔE₂+Δρ₂|)/(ΔE₂-Δρ₂))*50％，若Δρ₂<0则重复第二步，运行至Δρ_m>0，重新设定x_m＝x_m-1+((|ΔE_m-1+Δρ_m-1|)/(ΔE_m-1-Δρ_m-1))*50％。

第三步：完成第二步后，设定调节门开度X1＝x_m，给料机出力Y1＝y_m，根据期望液位L_期望与当前液位L_m的差值ΔL_m＝L_期望-L_m，确定进料时间S＝ΔL_m/ΔL₁*60s。其中，m代表当前系统运行次数，m＝1，2,3……m，m为整数。进料时间S为进料速度最大时的极限时间。

基于上述技术方案，在初始值X1、Y1的设定中，对于运行中系统,原始密度＝期望密度，上述的初始值的确定法法可以降低人为误差，整体参数的确定均由计算机来完成。除上述初始值的确定方法外，也可以人工确定初始值，不影响计算机的后续运行。

2、智能控制方法

第一步：判断是否为首次运行，若为首次运行则直接跳转至第二步，若非首次运行，则判断当前密度ρ与期望密度ρ_期望的差值Δρ是否小于密度允许误差ρ_误差，密度允许误差由人工设定，若Δρ小于密度允许误差ρ_误差，则使用参数X2、Y2、S2开始运行，跳过第二步、第三步，若Δρ连续两次大于密度允许误差ρ_误差，则设定X1＝X2，Y1＝Y2，S1＝S2开始第二步运行。

第二步：设定调节门开度X1，给料机出力Y1，进料时间S1，开始系统运行，达到进料时间后，设定调节门开度为0％，给料机出力为0％，，记录当前密度ρ与期望密度ρ_期望的差值Δρ＝ρ-ρ_期望。

若Δρ<0，且Y1小于100％，则增加给料机出力，再次运行的Y2＝Y1-(Δρ*10/ρ_期望)*100％。若Δρ<0，且Y1等于100％，则减小调节门开度X1，再次运行的的代入值为：X2＝X1+(Δρ*10/ρ_期望)*100％，跳转至第三步。

若Δρ>0则，则减小给料机出力，再次运算时Y1的代入值为：Y2＝Y1-(Δρ*10/ρ_期望)*100％。

第三步：顺控结束，记录当前密度ρ与期望密度ρ_期望的差值Δρ，当前调节门开度X2＝X1，给料机出力Y2＝Y1，进料时间S2＝S1。

进一步地，在给料结束后，即设定给料机出力为0，启动热风机100s，吹出给料机内剩余石灰石粉，防止板结。

进一步地，石灰石浆液箱内的浆液密度达到期望密度后就可以排浆了，即误差小于允许误差ρ_误差，进行排浆。

本发明的有益效果：

1、本发明解决了火电厂脱硫石灰石浆液制备过程中密度摆动问题

2、同时解决了火电厂脱硫石灰石浆液制备过程中给料机无法满出力从而增加电耗的问题。

3、本发明技术方案在给水调节方面，通过多次最终密度期望值与实际密度偏差进行大数据运算，精准修正进水调节门开度，在液位达到临界值前保证浆液达到标准密度，有效防止浆液密度过高。

4、本发明技术方案通过最终密度期望值偏差反向修正给料机频率，通过运算对浆液密度进行预测，抵消密度计反馈滞后性，保证了石灰石浆液箱内密度稳定，保证了脱硫效率。

5、本发明技术方案通过不断迭代，最终保证给料机最大出力，保证在最短时间内完成浆液制备，充分给料机降低电耗。

以上列举的仅是本发明的最佳实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种石灰石浆液制备装置，其特征在于：包括石灰石浆液箱、连接所述石灰石浆液箱并为石灰石浆液箱供料的给水泵和石灰石粉仓；所述石灰石浆液箱连接有密度计和液位计。

2.根据权利要求1所述的一种石灰石浆液制备装置，其特征在于：所述给水泵通过给水管线与石灰石浆液箱连接，所述给水管线上设置有控制给水管线启闭的给水关断门和控制给水管线流量的给水调节门。

3.根据权利要求1所述的一种石灰石浆液制备装置，其特征在于：所述石灰石粉仓通过给料管线与石灰石浆液箱连接，给料管线上设置有给料机。

4.根据权利要求3所述的一种石灰石浆液制备装置，其特征在于：所述给料机入口连接热风管道，热风管道连接有热风机。

5.根据权利要求1所述的一种石灰石浆液制备装置，其特征在于：所述石灰石浆液箱内设置有搅拌器。

6.一种石灰石浆液制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：设定石灰石浆液的期望密度ρ_期望及密度允许误差ρ_误差；

步骤2：设定给水泵调节门开度X，给料机出力Y，进料时间S，开始系统运行，达到进料时间后，设定调节门开度为0％，给料机出力为0％，记录当前密度ρ_n与期望密度ρ_期望的差值Δρ_n＝ρ_n-ρ_期望；

步骤3：

判断|Δρ_n|与密度允许误差ρ_误差的大小关系；

若|Δρ_n|大于密度允许误差ρ_误差，则进行以下步骤；

若Δρ_n<0，且Y_n小于100％，增加给料机出力Y；

若Δρ_n<0，且Y_n等于100％，减小调节门开度X；

若Δρ_n>0，减小给料机出力Y；

重复步骤2和3；

若|Δρ_n|小于密度允许误差ρ_误差，跳转至步骤4；

步骤4：

顺控结束，使用当前参数X、Y、S开始运行，达到进料时间后，设定调节门开度为0％，给料机出力为0％，记录Δρ_n；直至|Δρ_n|再次大于密度允许误差ρ_误差，重复步骤3；

其中，n代表当前系统运行次数，n＝1,2,3……n，n为整数。

7.根据权利要求6所述的一种石灰石浆液制备方法，其特征在于，对于步骤3中，给水泵调节门开度和给料机出力的调节方法为：

在|Δρ_n|大于密度允许误差ρ_误差条件下；

若Δρ_n<0，且Y_n小于100％，增加给料机出力，Y_n+1＝Y_n-(Δρ_n*10/ρ_期望)*100％；

若Δρ_n<0，且Y_n等于100％，减小调节门开度，X_n+1＝X_n+(Δρ_n*10/ρ_期望)*100％；

若Δρ_n>0，减小给料机出力，Y_n+1＝Y_n-(Δρ_n*10/ρ_期望)*100％。

8.根据权利要求6所述的一种石灰石浆液制备方法，其特征在于，对于步骤2中，系统第一次运行时，初始给水泵调节门开度X₁，初始给料机出力Y₁，初始进料时间S的计算方法包括以下步骤：

步骤2.1：

设定给水泵调节门开度为x，给料机出力为y，进料时间为s，系统运行m次，给水泵调节门开度为x_m，给料机出力为y_m，进料时间为s_m；第一次系统运行时，m＝1，设定给水泵调节门开度x₁＝100％，给料机出力y₁＝100％，进料时间s₁＝60s，达到进料时间后，设定调节门开度为0％，给料机出力为0％，记录第一次系统运行后的当前液位L₁与初始液位L₀的差值ΔL₁＝L₁-L₀，记录当前密度ρ_m与初始密度ρ₀的差值ΔE_m＝ρ_m-ρ₀；

步骤2.2：

若ΔE_m>0，则重新设定调节门开度x_m＝x_m-1，给料机出力y_m＝y_m-1/2，进料时间s₁＝60s，开始系统运行，达到进料时间后，设定给水泵调节门开度为为0％，给料机出力为0％，记录当前密度ρ_m与开始前密度ρ_m-1的差值Δρ_m＝ρ_m-ρ_m-1；

若Δρ_m<0则重新设定y_m＝y_m-1+((|ΔE_m-1+Δρ_m-1|)/(ΔE_m-1-Δρ_m-1))*50％，跳转至步骤2.3；

若Δρ_m>0则重复步骤2.2，至Δρ_m<0；

若ΔE_m<0，则重新设定调节门开度x_m＝x_m-1/2，给料机出力y_m＝y_m-1，进料时间s₁＝60s，开始系统运行，达到进料时间后，设定给水泵调节门开度为0％，给料机出力为0％，记录当前密度ρ_m与开始前密度ρ_m-1的差值Δρ_m＝ρ_m-ρ_m-1；

若Δρ_m>0，则重新设定x_m＝x_m-1+((|ΔE_m-1+Δρ_m-1|)/(ΔE_m-1-Δρ_m-1))*50％，跳转至步骤2.3；

若Δρ_m<0则重复第二步，至Δρ_m>0；

步骤2.3：

完成步骤2.2后，设定调节门开度X1＝x_m，给料机出力Y1＝y_m，根据期望液位L_期望与当前液位L_m的差值ΔL_m＝L_期望-L_m，确定进料时间S＝ΔL_m/ΔL₁*60s，以X1、Y1、S作为步骤二中初始给水泵调节门开度，初始给料机出力和初始进料时间。

9.根据权利要求6所述的一种石灰石浆液制备方法，其特征在于，对于步骤4中，直至|Δρ_n|累计两次大于密度允许误差ρ_误差，重复步骤3。

10.根据权利要求6所述的一种石灰石浆液制备方法，其特征在于，所述给水泵的调节门开度、给料机的出力和进料时间通过计算机控制，水泵的调节门开度调节即水的流量调节，给料机的出力调节即物料的流量调节。

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