[發明專利]一種氨水吸收塔內氨水溫度的控制系統及方法

在審

• 申請號: 202010829403.2
• 申請日: 2020-08-18
• 公開（公告）號: CN111841256A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 呂慶;林立;張巍
• 申請（專利權）人: 中冶北方（大連）工程技術有限公司
• 主分類號: B01D53/18
• 分類號: B01D53/18;B01D53/14
• 代理公司: 鞍山貝爾專利代理有限公司 21223
• 代理人: 顏偉

1.一種氨水吸收塔內氨水溫度的控制系統，包括氨水吸收塔、氨氣進氣管路、進水管路、進水開閉閥及氨水回收管路、回收開閉閥、氨水收集罐及控制系統，其特征在于，所述的氨氣進氣管路設置在氨水吸收塔的中部，進水管路設置在氨水吸收塔的頂部，在氨水吸收塔的側面設有循環管路，所述的循環管路一端與氨水吸收塔底部連通，另一端與氨水吸收塔的上部連通，所述的循環管路分為下段、中段和上段三部分，在循環管路下段與中段之間設有循環水泵，在循環管路中段的中部設有冷凝器，在所述的冷凝器側旁設有旁路管路，所述的旁路管路一端與循環管路中段的下部連通，另一端與循環管路中段的上部連通，在旁路管路上設有旁路開閉閥，在所述的循環管路上段設有循環開閉閥，在所述的氨水吸收塔的下部設有氨水溫度計，所述的氨水回收管路一端通過三通與循環管路上段和中段連通、另一端與氨水收集罐連通；

所述的控制系統為智能控制系統，包括可編程邏輯控制器、循環吸收階段氨水溫度控制單元、非循環吸收階段氨水溫度控制單元和氨水溫度異常處理控制單元；所述的可編程邏輯控制器輸入端與氨水液位計和氨水密度計相連接，所述的可編程邏輯控制器輸出端與進水開閉閥、循環水泵、冷凝器、循環開閉閥、旁路開閉閥和回收開閉閥電性相連，所述的可編程邏輯控制器輸出端還與循環吸收階段氨水溫度控制單元輸入端連接，循環吸收階段氨水溫度控制單元輸出端與所述的非循環吸收階段氨水溫度控制單元輸入端連接，非循環吸收階段氨水溫度控制單元輸出端與所述的氨水溫度異常處理控制單元輸入端連接，循環吸收階段氨水溫度控制單元輸出端、非循環吸收階段氨水溫度控制單元輸出端和氨水溫度異常處理控制單元輸出端還與可編程邏輯控制器輸入端連接。

2.根據權利要求1所述的一種氨水吸收塔內氨水溫度的控制系統，其特征在于，所述的循環吸收階段氨水溫度控制單元用于控制旁路開閉閥的通斷，來實現控制循環吸收階段氨水吸收塔內氨水溫度；

所述的非循環吸收階段氨水溫度控制單元用于綜合控制各個管道閥門的通斷，來實現控制非循環吸收階段氨水吸收塔內氨水溫度；

所述的氨水溫度異常處理控制單元用于對氨水吸收塔內氨水溫度的異常情況進行實時監測，異常報警。

3.本發明的一種氨水吸收塔內氨水溫度的控制方法，采用上述氨水吸收塔內氨水溫度的智能控制系統，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、循環吸收階段氨水溫度控制單元通過控制旁路開閉閥的通斷來控制循環吸收階段氨水吸收塔內氨水溫度

在循環吸收階段，進水開閉閥處于關閉狀態，循環開閉閥處于開啟狀態，回收開閉閥處于關閉狀態；當旁路開閉閥關閉時，氨水經過冷凝器進行循環，此時塔內氨水處于降溫狀態；當旁路開閉閥開啟時，氨水繞過冷凝器進行循環，此時塔內氨水處于升溫狀態；循環吸收階段氨水溫度控制單元主要通過控制旁路開閉閥的通斷來控制氨水吸收塔內氨水的溫度，具體步驟如下：

步驟1.1、確定氨水溫度測量值T的取值區間

設氨水溫度計測量的氨水溫度測量值為T，氨水吸收塔內氨水溫度目標值為T_c，接近于目標溫度值的一級溫度閾值為T₁，二級溫度閾值為T₂，且T₁T₂，則當氨水溫度測量值為T時，T的取值區間為五個區間，具體如下：

T1為TT_c-T₂；T2為T_c-T₂≤TT_c-T₁；T3為T_c-T₁≤TT_c+T₁；T4為T_c+T₁≤TT_c+T₂；T5為T≥T_c+T₂；

步驟1.2、根據氨水溫度測量值T確定旁路開閉閥和冷凝器的開啟和關閉

循環吸收階段氨水溫度控制單元根據對氨水溫度的分析與判定，確定循環吸收階段旁路開閉閥和冷凝器的控制流程，具體過程如下：

T1：當TT_c-T₂時，此時塔內氨水溫度過低，打開旁路開閉閥，并關閉冷凝器運行；當塔內溫度升到T_c-T₂≤TT_c-T₁時，進入T2控制階段；

T2：當T_c-T₂≤TT_c-T₁時，此時塔內氨水溫度較低，按照周期時間，間斷開關旁路開閉閥，并保持冷凝器運行；當溫度升到T_c-T₁≤TT_c+T₁時，進入T3控制階段；

T3：當T_c-T₁≤TT_c+T₁時，此時塔內氨水溫度正常，保持旁路開閉閥狀態，并保持冷凝器運行；

T4：當T_c+T₁≤TT_c+T₂時，此時塔內氨水溫度較高，按照周期時間，間斷開關旁路開閉閥，并保持冷凝器運行；當溫度升到T≥T_c+T₂時，進入T5控制階段；

T5：當T≥T_c+T₂時，此時塔內氨水溫度過高，關閉旁路開閉閥，并保持冷凝器運行；當塔內溫度降到T_c-T₂≤TT_c-T₁時，進入T3控制階段；

步驟2、非循環吸收階段氨水溫度控制單元通過綜合控制各個管道閥門的通斷來控制非循環吸收階段氨水吸收塔內氨水溫度

非循環吸收階段包括氨水回收期間、補新水期間和非生產期間總共三個期間；非循環吸收階段氨水溫度控制單元根據對氨水溫度的檢測與判定，確定非循環吸收階段各個管路閥門的的控制流程，具體過程如下：

1)氨水回收期間

塔內氨水濃度達到標準需要進行回收，此時循環開閉閥關閉，進水開閉閥關閉，回收開閉閥打開，氨水從氨水吸收塔排至氨水收集罐；同時打開旁路開閉閥并關閉冷凝器；只有當塔內氨水溫度超過某一報警值時，才打開循環開閉閥，重新啟動冷凝器并關閉旁路開閉閥；

2)補新水期間

塔內氨水不足，此時循環開閉閥打開，進水開閉閥打開，回收開閉閥關閉，旁路開閉閥打開并關閉冷凝器；

3)非生產期間

氨水吸收塔沒有氨氣通入，此時旁路開閉閥打開并關閉冷凝器；

步驟3、氨水溫度異常處理控制單元用于對氨水吸收塔內氨水溫度的異常情況進行實時監測，異常報警

氨水溫度異常處理控制單元主要作用為對氨水吸收塔內氨水溫度控制過程中的異常情況進行調整控制，氨水溫度異常情況主要分為溫度異常下降或溫度異常上升，具體情況和處理過程如下：

1)氨水溫度異常下降

主要考慮冷凝器使用過度、新水補充過多或氨氣通入過少的情況；此時關閉冷凝器并關閉進水開閉閥，監測氨水溫度是否會有所上升；當氨水溫度依舊沒有上升時，發出報警并通知維護人對氨氣通入進行檢查；

2)氨水溫度異常上升

主要考慮冷凝器失效，發出報警并通知維護人員對冷凝器進行檢查。