尾气二氧化硫控制事关环保,控制精度要求很高,但是始终不能自动,既不安全环保也消耗操作工精力,还会因为超标被考核。尾气脱硫的控制是个行业问题,把我们解决尾气脱硫控制问题的感知、决策、执行、反馈的过程做个总结分享。
烟气从尾洗塔下部进入,经喷淋吸收段与过双氧水溶液接触,进行吸收脱硫反应并生成硫酸;脱硫后烟气经除雾沫装置去除雾沫后排放。吸收产生的稀酸输送至硫酸系统干吸循环酸槽,作为酸浓调节用水。通过变频泵向尾洗塔内补充双氧水溶液,以补充其消耗损失。
在湖北某硫磺制酸装置,以降低高频操作为目的的操作分析中,操作数据显示操作工需要高频调节双氧水泵变频,每天的变频操作达到了50次以上。操作频次每天超过24次的操作都应该看作需要降低的高频操作,而且一定要降低也一定能降低。
一般说来高频操作说明:1.装置存在异常波动,影响安全效益;2.操作手段有效,因果关系清晰;3.没有有效的自动控制。
工艺情况分析:尾气二氧化硫含量高,装置会被环保处罚进而考核操作工。如果二氧化硫含量低,双氧水消耗增加,所以工艺指标要求尽量卡边稳定控制。当前缺少有效的自动控制逻辑,曾经尝试先进控制但是没有解决问题。主要原因是干扰频繁,而且在线分析仪2小时会反冲洗,反冲洗会导致二氧化硫在线分析剧烈波动,很难自动控制。
没有尝试过控制回路说明缺少自动控制的意识,使用先进控制算法说明有解决问题的要求。没有找到问题的关键是问题存在的原因。
在反馈控制中,要确保感知、决策和执行的有效。频繁操作的双氧水变频是进行二氧化硫控制的有效手段,执行没有问题。正常生产过程中的数据显示了非常清晰的因果关系和动态特性,单变量强因果关系可以使用PID进行控制,PID应该够用。感知本身没有问题,但是反冲洗时的假信号要被有效处理。防止假信号影响控制计算是问题的关键。但是如何才能消除假信号的影响呢?
当意识到双氧水变频是高频操作后,首先设计了尾气二氧化硫浓度的PID反馈控制,像操作工一样操作双氧水变频进行二氧化硫浓度控制。但是由于假信号没有被处理,虽然能反馈控制但是性能欠佳,反冲洗时的波动太大,工艺和操作都不满意。这种情况和高级算法也不能解决问题比较类似。
如果能有一个反冲洗的信号,就可以把假信号数据切除。但是现场没有反冲洗信号,如果需要可以考虑增加一个压力变送器进行尝试。
在二氧化硫测量上增加大的滤波时间减少反冲洗的影响,进而要减弱PID参数克服滤波时间引起的惯性滞后。应该说干扰不大时该方案是能稳定控制的。合适的滤波时间和PID参数并正确组态,实现尾气二氧化硫浓度的PID反馈控制。这是最初的设计方案。
但是当入口二氧化硫浓度波动或双氧水浓度波动时,操作工仍然需要人工干预。和尾气二氧化硫浓度相关操作大幅度减少,虽然主要矛盾和矛盾的主要方面切换了,但是这个问题还是没有彻底解决。新的操作数据显示仍然有操作干预,要想彻底解决问题还应该采取哪些措施呢。消除问题或改变问题就要从3方面入手:1.减少装置波动稳定原料减少干扰;2.减少双氧水浓度波动稳定执行减少干扰;3.改进假信号处理提升反馈控制抗扰能力。
为此对整个硫酸装置进行全面的控制优化,焚硫、锅炉、除氧器、发电等工段的自动化提升和稳定控制是减少装置波动对尾气二氧化硫影响的一部分。所有的控制都要求既快速的克服干扰对自身的影响,又不过多的影响其他控制回路。原来的双氧水浓度是手动控制,为了保证浓度稳定并减少操作,增加了双氧水配置的浓度计,并设计了双氧水浓度配置的顺控程序。这个解决方案既减少了配置过程的人工干预,也提高了双氧水溶液浓度的稳定。重新设计了假信号的处理方法,在切除假信号影响的同时提升了反馈控制的抗扰。
尾气二氧化硫控制的自动控制,贯穿了整个项目执行。在6个月的项目执行时间里在各个维度做了性能提升相关的各种工作,最终实现了二氧化硫浓度的零手动。后来浓度计维护对浓度控制回路的影响,也通过充分利用控制系统的功能,将维护引起的操作干预减少为确定性的一次操作。
这套解决问题的方法和流程解决了尾气脱硫自动控制问题,但是不仅仅能解决尾气脱硫自动控制问题。今天我能逻辑很清晰的讲清楚解决问题的过程,是因为我只记着合乎逻辑的过程。解决问题的过程很长说明当时我也经历了迷茫彷徨。看起来顺理成章并不表示解决问题很容易!否则尾气脱硫就不会是行业难题了。
发现问题解决问题,不要忽视问题解释问题。要重视操作干预的降低,对操作干预有看不惯的精神,想各种方法在现有条件下创造性解决问题。
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