[发明专利]一种氨水吸收塔的补水系统及方法

权利要求书

1.一种氨水吸收塔的补水系统，包括氨水吸收塔、氨气进气管路、进水管路、进水开闭阀及氨水回收管路、回收开闭阀、氨水收集罐及控制系统，其特征在于，所述的氨气进气管路设置在氨水吸收塔的中部，进水管路设置在氨水吸收塔的顶部，在氨水吸收塔的侧面设有循环管路，所述的循环管路一端与氨水吸收塔底部连通，另一端与氨水吸收塔的上部连通，所述的循环管路分为下段、中段和上段三部分，在循环管路的下段与中段之间设有循环水泵，在所述的循环管路的上段设有循环开闭阀，在所述的氨水吸收塔的下部设有氨水液位计和氨水密度计，所述的氨水回收管路一端通过三通与循环管路上段和中段连通、另一端与氨水收集罐连通；

所述的控制系统为智能控制系统，包括可编程逻辑控制器、补水过程控制单元、补水过程尾段控制单元和补水异常控制单元；所述的可编程逻辑控制器的输入端与氨水液位计和氨水密度计相连接，所述的可编程逻辑控制器的输出端与进水开闭阀、循环水泵、循环开闭阀和回收开闭阀电性相连，所述的可编程逻辑控制器输出端还与所述的补水过程控制单元输入端连接，补水过程控制单元输出端与所述的补水过程尾段控制单元输入端连接，补水过程尾段控制单元输出端与所述的补水异常控制单元输入端连接，补水过程控制单元输出端、补水过程尾段控制单元输出端和补水异常控制单元输出端还与可编程逻辑控制器输入端连接。

2.根据权利要求1所述的氨水吸收塔的补水系统，其特征在于，所述的补水过程控制单元用于确定补水过程中各阀门的控制流程；所述的补水过程尾段控制单元用于微调各阀门在补水过程尾段中的开启和关闭程度；所述的补水异常控制单元用于实时监测，确定异常情况报警。

3.一种氨水吸收塔的补水方法，其特征在于，采用上述智能控制系统，将补水控制分为补水过程阶段和补水过程尾段阶段，针对塔内氨水液位在不同阶段不同区间的变化特性，采取不同的控制方式，包括以下步骤：

步骤1、补水过程控制单元确定补水过程中各阀门的控制流程

氨水吸收塔生产中存在两种需要补水的情况，一种是生产前系统准备阶段，另一种是氨水回收结束后下一周期起始阶段；补水过程控制单元根据对氨水液位的分析及判断，确定补水过程进水开闭阀、循环开闭阀和回收开闭阀的控制流程，具体步骤如下：

步骤1.1、补水过程控制区间Ⅰ的划分

设氨水液位计测量值为L，生产前系统准备阶段氨水液位目标值为L_r，氨水回收结束后下一周期起始阶段氨水液位目标值为L_c，L_r和L_c的上限阈值和下限阈值分别为L₁和L₂，则按照氨水液位测量值L所在位置，将补水过程控制区间Ⅰ设定为六个控制区间Ⅰ，具体如下；

T1为LL_r+L₁；T2为L_r-L₂L≤L_r+L₁；T3为L≤L_r-L₂；T4为LL_c+L₁；T5为L_c-L₂L≤L_c+L₁；T6为L≤L_c-L₂；

步骤1.2、生产前系统准备阶段补水过程中各阀门的控制流程

T1、T2和T3为生产前系统准备阶段的补水过程控制区间Ⅰ，当氨水液位测量值L处于T1、或T2、或T3内时，各阀门的控制流程如下：

T1：当LL_r+L₁时：

塔内氨水液位过高，控制系统依次关闭进水开闭阀、关闭循环开闭阀、联动停止循环水泵运行并且报警；当氨水液位降至L_r-L₂L≤L_r+L₁时，停止报警并进入T2控制；

T2：当L_r-L₂L≤L_r+L₁时，

塔内氨水液位正常无需补水，控制系统依次关闭进水开闭阀、打开循环开闭阀、联动开启循环水泵；当氨水开始循环流动且塔内氨水液位稳定时，补水过程控制结束；

T3：当L≤L_r-L₂时，

塔内氨水液位过低应进行补水，控制系统依次关闭循环开闭阀、联动停止循环水泵运行，打开进水开闭阀，当塔内氨水液位升至L_r-L₂L≤L_r+L₁时，进入T2控制；

步骤1.3、氨水回收结束后下一周期起始阶段补水过程中各阀门的控制流程T4、T5和T6为氨水回收结束后下一周期起始阶段的补水过程控制区间Ⅰ，当氨水液位测量值L处于T4、或T5、或T6内时，各阀门的控制流程如下：

T4：当LL_c+L₁时，

塔内氨水液位过高应排出一部分氨水，控制系统依次关闭进水开闭阀、保持循环开闭阀开启、保持循环水泵运行并且报警；当塔内氨水液位降至L_c-L₂L≤L_c+L₁时，控制系统停止报警并进入T5控制；

T5：当L_c-L₂L≤L_c+L₁时，

塔内氨水液位正常无需补水，控制系统依次关闭进水开闭阀、保持循环开闭阀开启、保持循环水泵运行；当塔内氨水液位稳定时，补水过程控制结束；

T6：当L≤L_c-L₂时，

塔内氨水液位过低应进行补水，系统依次保持循环开闭阀开启、保持循环水泵运行、打开进水开闭阀，当塔内液位升至L_c-L₂L≤L_c+L₁时，控制系统进入T5控制；

步骤2、补水过程尾段控制单元微调各阀门在补水过程尾段中的开启和关闭程度

补水过程中塔内氨水液位接近目标液位时，若持续开启进水开闭阀，容易导致塔内氨水液位超过目标液位，为实现精细化控制，补水过程尾段控制单元对于目标液位进行二级接近控制，具体步骤如下：

步骤2.1、补水过程尾段控制区间Ⅱ的划分

设补水目标液位值为L_d，一级目标液位阈值为L_d1，二级目标液位阈值为L_d2，且L_d2L_d1；则按照氨水液位测量值L所在位置，将补水过程尾段控制区间Ⅱ设定为三个区间，具体如下：

M1为LL_d-L_d2；M2为L_d-L_d2≤LL_d-L_d1；M3为L_d-L_d1≤LL_d；

步骤2.2、补水过程尾段中各阀门的控制流程

M1、M2和M3为补水过程尾段中的三个控制区间Ⅱ，当氨水液位测量值L位于M1、或M2、或M3内时，各阀门的控制流程如下：

M1：当LL_d-L_d2时，

塔内氨水液位较低，控制系统保持进水开闭阀处于开启状态，持续补水；

M2：当L_d-L_d2≤LL_d-L_d1时，

塔内氨水液位接近目标液位值，控制系统按照周期时间断续开启进水开闭阀，缓慢补水；

M3：当L_d-L_d1≤LL_d时，

塔内氨水液位即将到达目标液位值，控制系统按照周期时间断续开启进水开闭阀，并计算预计到达目标液位值的时间T_d，T_d按下式计算：

其中为此阶段液位平均增长速度；

控制系统按照预计到达的时间自动关闭进水开闭阀；

步骤3、补水异常控制单元实时监测，确定异常报警

补水异常控制单元根据对进水开闭阀状态和塔内氨水液位状态的实时监测，确定异常报警，具体情况如下：

1)当进水开闭阀限位信号无法读取时，补水异常控制单元发出报警；

2)当进水开闭阀处于开启状态而塔内氨水液位没有明显升高时，补水异常控制单元发出报警通知维护人员检查进水开闭阀是否故障、进水流量是否正常、回收开闭阀是否关严、氨水吸收塔是否有漏水点等信息；

3)当进水开闭阀处于关闭状态而塔内氨水液位有明显升高时，补水异常控制单元发出报警通知维护人员检查进水开闭阀是否故障。