具体实施方式

为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。

请结合参照图1和图2，本发明提供了一种一种湿法脱硫罗茨风机节能控制系统及方法，包括吸收塔，所述系统内设有罗茨风机1、脱硫入口CEMS 2、DCS控制系统3、引风机4、边缘智控一体机5、氧化风机变频控制柜6、脱硫出口CEMS 7；吸收塔排出泵8、石膏旋流器9、真空皮带机10以及石膏库11；所述罗茨风机1与吸收塔相连接；所述脱硫入口CEMS 2设置在吸收塔的入口管道上，并分别与所述DCS控制系统3和所述引风机4相连接；所述脱硫出口CEMS 7设置在吸收塔的延期出口书，并于所述DCS控制系统3连接；所述DCS控制系统3与所述氧化风机变频控制柜6相连接；所述氧化风机变频控制柜6与所述罗茨风机1相连接；所述边缘智控一体机5与所述DCS控制系统3相连接；所述边缘智控一体机5中还内嵌有氧化风算法模型51；通过脱硫入口CEMS 2采集运行参数，采集得到数据都上传到DCS控制系统3中；所述吸收塔排出泵8设置在吸收塔的底部，通过管道与吸收塔连接；所述吸收塔排出泵8还通过管道连接至设置在吸收塔外的石膏旋流器9；并通过所述真空皮带机10把脱水后的石膏输送至所述石膏库11中。

吸收塔排出泵主要是去除吸收塔溶液中的石膏沉淀物，保证脱硫系统的稳定运行。如果不排浆液，这个装置很快就不能进行脱石膏了。石膏旋流器是一级脱水，预脱除一部分水分。真空皮带机是二级脱水装置，主要使得最终石膏的含水率低于10％，石膏品质达标，可以外卖，属于副产物二次利用。通过真空皮带机主要是为了脱除SO₂，这个SO₂最终通过一系列反应，成为副产物石膏了，然后二次利用。

一种湿法脱硫罗茨风机节能控制系统方法，包括以下步骤:

S1-1：在吸收塔前，引风机后的烟道上安装测量装置，检测并得到进入脱硫塔的SO2浓度、烟气流量、安装测温度、湿度、含氧量、压力的数据；

S1-2：在吸收塔上端出口处安装测量装置，检测并得到排出脱硫塔出口的SO2浓度、烟气流量、温度、湿度、含氧量、压力的数据；

经过测量装置所测量得到的数据通过网络信号分别上传至出入口CEMS；再通过网络信号传递至DCS控制系统中；

S2：边缘智控一体机从DCS控制系统中获取步骤S1中采集到的数据，在边缘智控一体机中氧化风算法模型的进行计算,得出脱硫氧化系统所需的空气量；通过采集DCS控制系统中的脱硫入口烟气量Q1、脱硫入口SO2浓度C1、脱硫出口烟气量Q2、脱硫出口SO2浓度C2；这些采集数据均为折算数值，状态为标况、干基、基准氧；

脱除SO2重量W1＝(Q1×C1-Q2×C2)/106；

需要的氧量O1＝n×W1/64×16,n为氧化倍率，取2.5～3.5；

n的初步取值与SO2浓度C1有关；

当C1≤2500mg/Nm3,n取值2.5；

当2500＜C1≤5000mg/Nm3,n取值3.0；

当C1＞5000mg/Nm3,n取值3.5；

需要的空气量V1＝L1×O1,L1为系数；

S3：通过步骤S2算出来的空气量，进行进一步的计算，从而得出现场脱硫系统运行工况所需的最低运行频率；

根据氧化风机管道直径为φ，允许通过的最低流速为a；得出通过氧化风管道最低风量V2；进一步得出产生风量V2所对应的需要的空气量V20；

V2＝3.14×(φ/2)2×a；

V20＝V2×k，k为系数；

最低允许频率为f1＝V20/V0×50；

原有氧化风机风量V0，频率为50Hz。理论计算运行频率为f＝V1/V0×50，

当理论计算运行频率f低于最低允许频率f1，此时最低运行频率取f1；

当理论计算运行频率f高于最低允许频率f1，此时最低运行频率取f；

S4：边缘智控一体机中计算得出结果通过网络信号反馈至脱硫DCS系统中，再通过DCS控制系统将信号传递至氧化风机变频器，再转化为电压、电流信号给氧化风机实现氧化风量的调整；

S5：边缘智控一体机运行一段时间后，对石膏的品质进行检测；根据石膏品质检测的结果，对步骤S2中的氧化倍率n进行调整，然后对氧化倍率n进行数值进行固化，保证石膏中半水亚硫酸钙含量小于等于0.50％；

合格品质石膏中半水亚硫酸钙(CaSO3·1/2H2O)的含量≤0.50％；石膏品质的好坏主要取决于半水亚硫酸钙(CaSO3·1/2H2O)的氧化效果；其氧化效果越好，石膏中半水亚硫酸钙(CaSO3·1/2H2O)的含量越低；氧化效果又与氧化风机鼓入脱硫塔内的氧化空气量紧密相关。

较佳的，所述方法中还包含一种运行控制保护方法；所述保护方法对湿法脱硫氧化系统运行通过PID调节、滤波、拟合、自适应学习等方式自动控制调整；边缘智控一体机运行程序异常时自动切换到原DCS控制程序，保证了脱硫系统的安全稳定运行。

较佳的，检测的SO2浓度、烟气流量、温度、湿度、含氧量、压力均为在线连续测量值。

较佳的，所述罗茨风机采用一用一备设置；所述氧化风机变频控制柜对罗茨风机给出信号。

正常小机组脱硫系统，罗茨风机是一用一备，变频器对罗茨风机给出信号，可以正常运行。但是在大机组脱硫系统中，三台罗茨风机共用一根主管道，罗茨风机是三用一备，需要同时开两台，需要对两台罗茨风机进行变频控制，为了避免两台罗茨风机抢风、阻力大等情况，需要对两台罗茨风机的频率进行同步控制。

氧化风机变频器在设置变频范围时最高输出功率应为氧化风机工频，最低输出功率应满足氧化风机管道最低流速的风量所对应的频率。

进一步的，罗茨风机控制分为三个阶段：

第一阶段，在脱硫装置初步运行时，测量装置所测量得到的数据都偏小或者失真，数据不能很好的指导边缘智控一体机进行运算，先按照DCS系统模式进行，对罗茨风机进行正常的启动。

第二阶段，当系统正常稳定运行时，切换到边缘智控一体机模式，边缘智控一体机中计算得出的信号传递至脱硫DCS系统中，在通过脱硫DCS系统将信号传递至氧化风机变频器，再转化为电压、电流信号给氧化风机实现氧化风量的调整。

第三阶段，边缘智控一体机运行一段时间后，对石膏的品质进行检测。根据石膏品质检测的结果，对氧化风机的氧化倍率n进行调整固化。

氧化风机变频器在设置变频范围时最高输出功率应为罗茨风机工频，最低输出功率应满足罗茨风机管道最低流速的风量所对应的频率。

较佳的，所述脱硫DCS系统中设有两种作业的模式；所述模式包括边缘智控一体机模式以及脱硫DCS控制模式。

在脱硫DCS系统中，可以对模式进行切换(边缘智控一体机模式、脱硫DCS控制模式)，同时可以手动对各个环节以及参数进行干预，例如频率、氧化倍率等，防止在边缘智控一体机模式异常的情况下失去对氧化系统的控制，对整个脱硫系统起到保护作用。

具体实施：

烟气从引风机4出来后，通过烟道进入吸收塔，最后从塔顶烟囱排出烟气；检测装置安装在入口烟道和吸收塔顶部烟道上；入口检测数据上传到入口CEMS系统2，出口检测数据上传到出口CEMS系统7，最终进出口CEMS信号传递给DCS控制系统3；DCS控制系统3将频率信号传递至氧化风机变频控制柜6，再转化为电压、电流信号给罗茨风机1实现氧化风量的调整；氧化风通过氧化风管道进入吸收塔内；边缘智控一体机5通过OPC或MODBUS通讯协议与DCS控制系统3连接,通过采集DCS控制系统3数据，通过内置氧化风算法模型51，计算氧化风机最低运行频率，并将信号传递给DCS控制系统3；再通过石膏排出泵8，将吸收塔内浆液输送到石膏旋流器9中，通过旋流工作原理，含水率50％的浆液通过石膏旋流器9底流，到真空皮带机10上，通过抽真空的原理，最终得到含水率10％左右的石膏。

下面说明本发明中湿法脱硫罗茨风机节能控制方法。

湿法脱硫准备投运时，通过DCS系统进行操作，启动罗茨风机，等到系统正常稳定运行时，可以通过DCS系统(模式一)进行氧化风机的启停，也可以通过边缘智控一体机模式(模式二)进行自动控制；脱硫DCS系统(模式一)可以与边缘智控一体机模式(模式二)进行相互切换。

在边缘智控一体机模式(模式二)中，已有算法模型系统，可以根据计算得出最低氧化风机频率，将频率反向输出到脱硫DCS系统(模式一)中，调控氧化风机的风量。通过检测最终石膏的品质，调整算法模型中的氧化倍率这一变量，直到最终检测石膏中半水亚硫酸钙含量低于设定值，确定氧化风算法模型。

湿法脱硫罗茨风机节能控制的调节与保护方法逻辑方框图如图2所示，它由化学式计算理论氧化风量和实际检测半水亚硫酸钙(CaSO₃·1/2H₂O)的含量反馈调节共同构成对整个氧化过程风量的控制。其具体实现过程为：

(1)在脱硫装置初步运行时，测量装置所测量得到的数据都偏小或者失真，数据不能很好的指导边缘智控一体机进行运算，先按照DCS系统模式进行，对罗茨风机进行正常的启动。

(2)当系统正常稳定运行时，切换到边缘智控一体机模式。在除尘器后、吸收塔之前设置入口CEMS检测装置，在脱硫塔后设置出口CEMS入口CEMS检测装置；除尘器前端粉尘浓度大，对入口CEMS检测装置设备使用寿命有影响；设置在脱硫塔前后检测装置，是为了更准确的检测脱硫入口烟气量Q1、脱硫入口SO₂浓度C1、脱硫出口烟气量Q2、脱硫出口SO₂浓度C2；这些检测数据均为折算数值，状态为标况、干基、基准氧，更好的计算出脱硫氧化系统所需的空气量。

其中，湿法脱硫系统中氧化反应的方程式主要是：

SO₃ ^2-+1/2O₂——→SO₄ ^2- (1)

HSO₃ ^-+1/2O₂——→SO₃ ^2-+H⁺ (2)

其中的来源都是烟气中的SO₂；

根据方程式(1)和(2)，理论上0.5mol O₂可氧化1mol SO₂。

W1＝(Q1×C1-Q2×C2)/10⁶； (3)

式中：W1——脱除SO₂重量，Kg/h；

Q1——脱硫入口烟气量，Nm³/h

C1——脱硫入口SO₂浓度，mg/Nm³

Q2——脱硫入口烟气量，Nm³/h

C2——脱硫入口SO₂浓度，mg/Nm³

这些数据均为折算数值，状态为标况、干基、基准氧；

O1＝n×W1/64×16 (4)

O1——需要的氧量，Kg/h

n——氧化倍率，取2.5～3.5，根据SO2的初始浓度进行选择；

V1＝O1/0.233/(1-0.01)/1.2875 (5)

V1——理论计算所需空气体积量，Nm³/h

进一步，V2＝3.14×(φ/2)2×a (6)

V2——通过氧化风管道最低风量，m³/h

φ——管道直径，m

a——管道流速，m/s；

进一步，V20＝V2×k (7)

k为系数；

最低允许频率为f1＝V20/V0×50。

原有氧化风机风量V0，频率为50Hz。理论计算运行频率为f＝V1/V0×50,

当理论计算运行频率f低于最低允许频率f1，此时最低运行频率取f1；

当理论计算运行频率f高于最低允许频率f1，此时最低运行频率取f；

测量装置所测量得到的数据首先上传至CEMS系统，再传递至DCS系统中；边缘智控一体机从脱硫DCS系统中采集数据，在边缘智控一体机中进行计算,最后将信号传递至脱硫DCS系统中，在通过脱硫DCS系统将信号传递至氧化风机变频器，再转化为电压、电流信号给氧化风机实现氧化风量的调整。

(3)边缘智控一体机运行一段时间后，对石膏的品质进行检测。根据石膏品质检测的结果，对氧化风机的氧化倍率n进行调整固化。

氧化风机变频器在设置变频范围时最高输出功率应为氧化风机工频，最低输出功率应满足氧化风机管道最低流速的风量所对应的频率。整个计算过程都在边缘智控一体机中，对湿法脱硫氧化系统运行通过PID调节、滤波、拟合、自适应学习等方式自动控制调整；边缘智控一体机运行程序异常时自动切换到原DCS控制程序，保证了脱硫系统的安全稳定运行。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。