焦化烟气脱硫脱硝一体化设备集中管控系统技术方案

本发明专利技术涉及一种焦化烟气脱硫脱硝一体化设备集中管控系统。该系统可包括焦化生产段及脱硫脱硝一体化工程段DCS系统和数据处理单元。其中，数据处理单元与焦化生产段及脱硫脱硝一体化工程段DCS系统相连，用于通过焦化生产段及脱硫脱硝一体化工程段DCS系统采集焦化生产过程数据及烟气脱硫脱硝一体化过程的生产数据、能源数据和运行参数，并实时计算大气污染物排放浓度和脱硫脱硝效率。本发明专利技术实施例将焦化生产与脱硫脱硝两部分有机集成为一个完整的工业流程环，实现了焦化生产及烟气脱硫脱硝一体化两部分数据的互联互通，充分发掘焦化生产段对于脱硫脱硝一体化段的关系，通过数据的互联互通，实现了焦化企业脱硫脱硝一体化设备数据的信息化。

Centralized management and control system of coking flue gas desulfurization and out of stock integrated equipment

The invention relates to a centralized management and control system for coking flue gas desulfurization and out of stock integrated equipment. The system can include the coking production section and the integrated desulfurization and denitrification engineering section, DCS system and data processing unit. Among them, the data processing unit and the coking production and desulfurization denitrification integration project of DCS system is used by the production section and coking desulfurization denitrification integration project of DCS system and data acquisition of coking production process of flue gas desulfurization and denitrification process of integration of the production data, the energy data and operation parameters, and real-time calculation of atmospheric pollutant concentration and the efficiency of desulfurization and denitration. The embodiment of the invention the coking desulfurization denitration production and the two part of the organic integration of a complete industrial process loop, to achieve interoperability in coking production and flue gas desulfurization and denitrification with the two part of the data, to fully exploit the coking production section for desulfurization and denitrification section, through the interconnection of data, realizes coking enterprise data integration of desulfurization and denitrification equipment information.

【技术实现步骤摘要】
焦化烟气脱硫脱销一体化设备集中管控系统
本专利技术涉及工业烟气处理信息管理控制系统
，尤其涉及一种焦化烟气脱硫脱销一体化设备集中管控系统。
技术介绍
我国是世界上最大的炼焦生产国，2015年1月1日起正式实施的《炼焦化学污染物排放标准》对焦化工业的二氧化硫和氮氧化物的排放指标提出了严格和明确的量化要求。某焦化厂于国内率先采用湿式氨法强制湍流脱硫和强制氧化尿素脱硝一体化工艺装置是处理焦化工业烟气的一种重要手段。现有脱硫脱硝一体化装置包含的设备有引风机、余热回收锅炉、增压风机、脱硫塔、脱硝塔、硫酸铵循环槽、固液分离器、尿素溶解槽、管道与辅助泵等相关设备、过程参数检测装置、过程参数调节装置、DCS系统(DistributedControlSystem，分布式控制系统或集散控制系统，是一种计算机控制系统)等(如图1)。现有工艺如下：炼焦过程烟气经引风机送入余热回收锅炉，烟气温度由300℃降至160℃左右，经过增压风机，在进入脱硫塔之前与臭氧输入管道汇合，烟气中的部分NO与臭氧快速反应生成NO2。烟气进入脱硫塔浓缩段，经过喷淋、洗涤，降温至60℃左右，经气帽进入到脱硫塔的吸收段，与顶部喷淋的脱硫吸收液逆流接触，烟气中的SO2与吸收剂中的亚硫酸铵反应生成亚硫酸氢铵，SO2得以脱除净化。吸收段底部的液体回流到脱硫塔底部的储液槽。为了恢复吸收液的吸收能力，需补充氨水。脱硫塔顶部喷淋工艺水以保持储液槽的液位在合理范围内。储液槽底部鼓入空气，将储液槽中的部分(NH4)2SO3氧化为(NH4)2SO4，供浓缩段中硫酸铵的喷淋-蒸发-浓缩与后续处理。脱硫后的烟气管道与臭氧输入管道连接，向脱硫后60℃左右的烟气中混入臭氧，烟气中的部分NO与臭氧快速反应生成NO2，随后进入脱硝塔下部，与脱硝塔顶部喷淋的尿素溶液逆流接触，NO、NO2与溶液中的尿素发生还原反应生成N2、CO2和H2O，完成脱硝。达到环保排放标准的烟气在脱硝塔顶部排入大气，完成烟气的全部处理过程。现有装置存在如下问题：1.仅依靠脱硫脱销一体化设备自身的DCS系统进行控制，功能简单；2.脱硫脱硝段数据来源少，数据仅包括脱硫脱硝工段，没有与焦化生产段的数据进行融合分析，不利于过程的建模、优化与控制。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
为了解决现有技术中的上述至少部分问题，本专利技术实施例提供一种焦化烟气脱硫脱销一体化设备集中管控系统。为了实现上述目的，提供了以下技术方案：一种焦化烟气脱硫脱销一体化设备集中管控系统，包括：焦化生产段及脱硫脱硝一体化工程段DCS系统；数据处理单元，与所述焦化生产段及脱硫脱硝一体化工程段DCS系统相连，用于通过所述焦化生产段及脱硫脱硝一体化工程段DCS系统采集焦化生产过程数据及烟气脱硫脱硝一体化过程的生产数据、能源数据和运行参数，并实时计算大气污染物排放浓度和脱硫脱硝效率。进一步地，所述数据处理单元具体包括：第一计算模块，被配置为根据下式计算所述大气污染物排放浓度：c＝c’/[(21-O2)/(21-O2’)]；式中，所述c表示所述大气污染物排放浓度；所述c’表示焦化生产段及脱硫脱硝一体化工程段DCS系统检测到的污染物基准氧含量排放浓度；所述O2’表示实测的氧含量；所述O2表示基准氧含量。进一步地，所述数据处理单元具体包括：第二计算模块，被配置为根据下式计算所述脱硫脱硝效率：式中，所述t表示当前时刻；所述X(·)表示未处理废气中的SO2/NOX的浓度；所述X(·)'表示处理后废气中的SO2/NOX的浓度；所述k1表示废气每小时入塔体积；所述k2表示废气每小时出塔体积；η(t)表示所述脱硫脱硝效率。进一步地，所述数据处理单元具体包括：预处理模块，用于对所采集的所述焦化生产过程数据及所述烟气脱硫脱硝一体化过程的生产数据进行滤波和去噪处理。进一步地，所述数据处理单元具体包括：分析模块，用于通过假设检验、显著性检验、相关分析、偏相关分析、主成分分析和聚类分析，以分类、估计、预测和量化所述焦化生产段及脱硫脱硝一体化工程段DCS系统中脱硫脱硝装置的运行特性。进一步地，所述管控系统还包括：过程优化单元，与所述数据处理单元相连，用于基于能源损耗及脱硫过程中物料平衡约束条件，并利用优化算法动态控制所述脱硫脱硝过程的原料，以最小化生产成本。进一步地，所述过程优化单元具体包括：目标确定模块，被配置为确定所述脱硫脱硝过程的目标函数为：其中，所述MT表示生产成本；所述表示耗电成本；所述表示用料成本；所述表示其他成本；所述t表示时间；所述T表示计划期；决策确定模块，被配置为将t内的脱硫脱硝成本确定为决策变量；第一约束条件确定模块，被配置为确定出口烟气浓度约束条件为：以及工艺约束条件为：4.5<PH<6，P∈6∶4～4∶6，3％<C<10％，120<TS<200，50<TN<90；其中，所述表示二氧化硫排放浓度阈值；所述表示氮氧化物排放浓度阈值；所述PH表示脱硫吸收剂PH值；所述P表示在臭氧调节下的NO与NO2的浓度；所述C表示氨水质量浓度；所述TS表示脱硫烟气入口的温度；所述TN表示脱硝烟气入口的温度；第二约束条件确定模块，被配置为确定所述脱硫过程中物料平衡约束条件为：S配T＝B1T×Ps+B2T×F+HsT+ST+QT；其中，所述T表示时间段；所述S配T表示当前时间段中配合煤中的总硫含量；所述B1T表示当前时间段中的焦炭产量；所述Ps表示焦炭中的平均含硫百分比；所述B2T表示脱硫塔脱硫后所得硫酸铵产量；所述F表示硫酸铵中含硫比；所述ST表示当前炼焦时段中净化塔排放的SO2总量；所述HsT表示当前炼焦时段中荒煤气中含硫总量；所述QT表示当前时间段中煤焦油产物含硫总量；优化模块，与所述目标确定模块、所述决策确定模块、所述第一约束条件确定模块和所述第二约束条件确定模块相连，并被配置为基于所述目标确定模块、所述决策确定模块、所述第一约束条件确定模块和所述第二约束条件确定模块的结果，利用优化算法对所述脱硫脱硝过程进行稳态优化。进一步地，所述管控系统还包括显示单元；其中，显示单元包括：构建模块，被配置为构建焦化煤气燃烧和脱硫脱硝塔的物理模型；模拟模块，与所述构建模块相连，并被配置为对所述焦化生产段和所述脱硫脱硝一体化工程段的浓度、温度和压力场进行数值模拟；显示模块，与所述模拟模块相连，并被配置为通过图形对数值模拟后的结果进行显示。进一步地，所述管控系统还包括：服务器，包括：数据库服务器，与所述焦化生产段及脱硫脱硝一体化工程段DCS系统相连，用于实时存储所述焦化生产过程数据及所述烟气脱硫脱硝一体化过程的所述生产数据、所述能源数据和所述运行参数；备份服务器，与所述数据库服务器相连，用于备份所述焦化生产过程数据及所述烟气脱硫脱硝一体化过程的所述生产数据、所述能源数据；网络服务器，与所述数据库服务器相连并与终端通信连接，用于基于终端的请求而提供所述焦化生产过程数据及所述烟气脱硫脱硝一体化过程的所述生产数据、所述能源数据和所述运行参数的查询服务；所述终端，用于以图形的形式显示所述焦化生产过程和所述烟气脱硫脱硝一体化过程中的变量数据。本专利技术实施例提供一种焦化烟气脱硫脱销一体化设备集中管控系统。该系统可包括焦化生产段及脱硫脱硝一体化工本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种焦化烟气脱硫脱销一体化设备集中管控系统，其特征在于，包括：焦化生产段及脱硫脱硝一体化工程段DCS系统；数据处理单元，与所述焦化生产段及脱硫脱硝一体化工程段DCS系统相连，用于通过所述焦化生产段及脱硫脱硝一体化工程段DCS系统采集焦化生产过程数据及烟气脱硫脱硝一体化过程的生产数据、能源数据和运行参数，并实时计算大气污染物排放浓度和脱硫脱硝效率。

【技术特征摘要】
1.一种焦化烟气脱硫脱销一体化设备集中管控系统，其特征在于，包括：焦化生产段及脱硫脱硝一体化工程段DCS系统；数据处理单元，与所述焦化生产段及脱硫脱硝一体化工程段DCS系统相连，用于通过所述焦化生产段及脱硫脱硝一体化工程段DCS系统采集焦化生产过程数据及烟气脱硫脱硝一体化过程的生产数据、能源数据和运行参数，并实时计算大气污染物排放浓度和脱硫脱硝效率。2.根据权利要求1所述的管控系统，其特征在于，所述数据处理单元具体包括：第一计算模块，被配置为根据下式计算所述大气污染物排放浓度：c＝c’/[(21-O2)/(21-O2’)]；式中，所述c表示所述大气污染物排放浓度；所述c’表示焦化生产段及脱硫脱硝一体化工程段DCS系统检测到的污染物基准氧含量排放浓度；所述O2’表示实测的氧含量；所述O2表示基准氧含量。3.根据权利要求1所述的管控系统，其特征在于，所述数据处理单元具体包括：第二计算模块，被配置为根据下式计算所述脱硫脱硝效率：式中，所述t表示当前时刻；所述X(·)表示未处理废气中的SO2/NOX的浓度；所述X(·)'表示处理后废气中的SO2/NOX的浓度；所述k1表示废气每小时入塔体积；所述k2表示废气每小时出塔体积；η(t)表示所述脱硫脱硝效率。4.根据权利要求1所述的管控系统，其特征在于，所述数据处理单元具体包括：预处理模块，用于对所采集的所述焦化生产过程数据及所述烟气脱硫脱硝一体化过程的生产数据进行滤波和去噪处理。5.根据权利要求1所述的管控系统，其特征在于，所述数据处理单元具体包括：分析模块，用于通过假设检验、显著性检验、相关分析、偏相关分析、主成分分析和聚类分析，以分类、估计、预测和量化所述焦化生产段及脱硫脱硝一体化工程段DCS系统中脱硫脱硝装置的运行特性。6.根据权利要求1所述的管控系统，其特征在于，所述管控系统还包括：过程优化单元，与所述数据处理单元相连，用于基于能源损耗及脱硫过程中物料平衡约束条件，并利用优化算法动态控制所述脱硫脱硝过程的原料，以最小化生产成本。7.根据权利要求6所述的管控系统，其特征在于，所述过程优化单元具体包括：目标确定模块，被配置为确定所述脱硫脱硝过程的目标函数为：其中，所述MT表示生产成本；所述表示耗电成本；所述表示用料成本；所述表示其他成本；所述t表示时间；所述T表示计划期；决策确定模块，被配置为...

【专利技术属性】
技术研发人员：王学雷，李亚宁，谭杰，
申请(专利权)人：中国科学院自动化研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11