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专利名称：一种用于锅炉给水系统的智能制氨及加氨系统

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202110981480.4

专利申请（专利权）人：华能鹤岗发电有限公司
权利人地址：黑龙江省鹤岗市东山区新华镇

专利发明（设计）人：朱志刚

专利摘要：本发明提供了一种用于锅炉给水系统的智能制氨及加氨系统，包括控制系统、氨水制备系统、气体呼吸器和加氨系统，控制系统具有可编程控制器，氨水制备系统包括相互连通的氨水制备器和氨水存储罐，在氨水制备器和氨水存储罐上设有氨气逃逸呼吸口和除盐水进口，气体呼吸器具有逃逸氨气进口和除盐水出口，逃逸氨气进口与氨气逃逸呼吸口连通，除盐水出口与除盐水进口连通，加氨系统与氨水制备系统的氨水出口连通，在氨水制备系统上设有液位检测仪和电导率测定仪，可编程控制器根据液位检测仪和电导率测定仪传输的检测信号将氨水的液位和浓度控制在预设值。上述智能制氨及加氨系统能够确保锅炉给水系统安全运行并保证水质的稳定性。

主权利要求：
1.一种用于锅炉给水系统的智能制氨及加氨系统，其特征在于，包括控制系统、氨水制备系统、气体呼吸器和加氨系统，控制系统具有可编程控制器，氨水制备系统包括相互连通的氨水制备器和氨水存储罐，在氨水制备器和氨水存储罐上分别设有氨气逃逸呼吸口和除盐水进口，气体呼吸器具有逃逸氨气进口和除盐水出口，气体呼吸器的逃逸氨气进口与氨水制备器和氨水存储罐的氨气逃逸呼吸口连通，气体呼吸器的除盐水出口与氨水制备器和氨水存储罐的除盐水进口连通，加氨系统与氨水制备系统的氨水出口连通，在氨水制备系统上设有与可编程控制器通信连接的液位检测仪和电导率测定仪，可编程控制器根据液位检测仪和电导率测定仪传输的检测信号将氨水制备系统中氨水的液位和浓度控制在预设值，在氨水制备器上设有循环氨水进口和氨水出口，在氨水存储罐上设有氨水进口和氨水出口，氨水制备器的氨水出口与氨水存储罐的氨水进口连通，氨水制备器的循环氨水进口与氨水存储罐的氨水出口连通以使氨水在氨水制备器与氨水存储罐之间循环，氨水制备器包括罐体和设置在罐体外侧的冷却夹套，在罐体内水平设有隔板，隔板将罐体分隔为分气室和位于分气室上方的氨水制备室，氨水制备器的氨气进口与分气室连通，在隔板上轴向设有管式气体分布器，在管式气体分布器上方设有涡流喷头组件，涡流喷头组件与氨水制备器的循环氨水进口连通，气体呼吸器包括罐体，在罐体内设有筛板式气体分布器，筛板式气体分布器将罐体分隔为分气室和位于分气室上方的吸收室，在吸收室中设有涡流喷头组件，涡流喷头组件与气体呼吸器的除盐水进口连通，加氨系统包括pH值检测仪、变频控制器和加氨计量泵，pH值检测仪实时检测出锅炉给水系统管道中加氨后的给水pH值信号并将其传输至可编程控制器，可编程控制器根据给水pH值信号输出相应的转速频率信号至变频控制器，变频控制器根据转速频率信号控制加氨计量泵的转速以改变加氨量。
2.根据权利要求1所述的智能制氨及加氨系统，其特征在于，涡流喷头组件包括环形管道和设置在环形管道的涡流喷嘴，涡流喷嘴与环形管道连通，涡流喷嘴包括多个间隔设置的直射喷嘴和侧射喷嘴。
3.根据权利要求1所述的智能制氨及加氨系统，其特征在于，在氨水制备器的除盐水进口和氨气进口分别设有除盐水电动调节阀和氨气电动调节阀，液位检测仪实时检测氨水制备系统中的氨水液位信号并将其传输至可编程控制器，可编程控制器在氨水液位低于预设值时控制除盐水电动调节阀开启，在氨水液位达到预设值时控制除盐水电动调节阀关闭；
电导率测定仪实时检测氨水制备系统中的氨水浓度信号并将其传输至可编程控制器，可编程控制器在氨水浓度低于预设值时控制氨气电动调节阀开启，在氨水浓度达到预设值时控制氨气电动调节阀关闭。
4.根据权利要求1所述的智能制氨及加氨系统，其特征在于，在冷却夹套上设有冷却水进口和冷却水出口，在冷却水进口和冷却水出口分别设有冷却水电动调节阀，在氨水制备系统的氨水出口设有温度传感器，温度传感器实时检测氨水出口的氨水温度信号并将其传输至可编程控制器，可编程控制器在氨水温度高于预设值时控制冷却水电动调节阀开启，在氨水温度达到预设值时控制冷却水电动调节阀关闭。
5.根据权利要求1所述的智能制氨及加氨系统，其特征在于，在氨水制备器和氨水存储罐上分别设有压力传感器，在氨水制备器和氨水存储罐的氨气逃逸呼吸口管路上设有逃逸氨气呼吸电动调节阀或开关阀，压力传感器实时检测氨水制备器和氨水存储罐的压力信号并将其传输至可编程控制器，可编程控制器在压力达到预设正压和预设微负压时控制逃逸氨气呼吸电动调节阀或开关阀开启。
6.根据权利要求1所述的智能制氨及加氨系统，其特征在于，在气体呼吸器上设有氨气浓度检测仪和放空口，在放空口上设有放空电动调节阀，氨气浓度检测仪实时检测气体呼吸器的氨气浓度信号并将其传输至可编程控制器，可编程控制器在氨气浓度达到预设排放值时控制放空电动调节阀开启。 说明书 : 一种用于锅炉给水系统的智能制氨及加氨系统技术领域[0001] 本发明涉及锅炉给水处理技术领域，尤其是涉及一种用于锅炉给水系统的智能制氨及加氨系统。背景技术[0002] 锅炉是一种承受一定工作压力的能量转换设备，根据锅炉的作用不同，可分为发电厂锅炉、工业锅炉、生活锅炉等。[0003] 锅炉系统具有专门的锅炉给水系统，在电厂锅炉给水系统中，严格准确地控制给水pH值，可以有效防止给水管路的腐蚀和金属表面保护膜的破坏；否则，其会腐蚀锅炉给水系统的部件，腐蚀物?氧化铁会进入锅炉内，沉积或附着在锅炉管壁和受热面上，形成难溶传热不良的铁垢，而且腐蚀会造成管道内壁出现点坑，阻力系数增大。管道腐蚀严重时，甚至会发生管道爆炸事故。[0004] 目前，在普遍采用的发电锅炉给水系统碱性运行方式里，为防止和减轻给水对金属材料的腐蚀，除了尽量减少给水溶解氧以外，还要进行给水加氨处理，控制给水pH值，使水管路和金属的腐蚀速度在较低范围内。[0005] 国内企业锅炉给水系统化学加氨所采用的氨水来源为市售质量分数为25?40％的氨水，经除盐水混合稀释后，人工配制成质量分数为1％左右的氨水。当前大多采用简单的手动控制投加方法，会出现氨水浓度控制不稳定等问题，从而导致系统易出现腐蚀和结垢，而且药剂浪费现象严重，水处理效果不理想。此外，由于氨水具有强烈的刺激性气味，配制人员长期工作在氨水的环境中，不仅增加了配制人员的工作负担，而且严重：α斯ぷ魅嗽钡纳硖褰】。[0006] 鉴于此，特提出本发明。发明内容[0007] 本发明的目的在于提供一种用于锅炉给水系统的智能制氨及加氨系统，其能够确保锅炉给水系统安全运行并保证水质的稳定性。[0008] 本发明提供一种用于锅炉给水系统的智能制氨及加氨系统，包括控制系统、氨水制备系统、气体呼吸器和加氨系统，控制系统具有可编程控制器，氨水制备系统包括相互连通的氨水制备器和氨水存储罐，在氨水制备器和氨水存储罐上分别设有氨气逃逸呼吸口和除盐水进口，气体呼吸器具有逃逸氨气进口和除盐水出口，气体呼吸器的逃逸氨气进口与氨水制备器和氨水存储罐的氨气逃逸呼吸口连通，气体呼吸器的除盐水出口与氨水制备器和氨水存储罐的除盐水进口连通，加氨系统与氨水制备系统的氨水出口连通，在氨水制备系统上设有与可编程控制器通信连接的液位检测仪和电导率测定仪，可编程控制器根据液位检测仪和电导率测定仪传输的检测信号将氨水制备系统中氨水的液位和浓度控制在预设值。[0009] 进一步地，在氨水制备器上设有循环氨水进口和氨水出口，在氨水存储罐上设有氨水进口和氨水出口，氨水制备器的氨水出口与氨水存储罐的氨水进口连通，氨水制备器的循环氨水进口与氨水存储罐的氨水出口连通以使氨水在氨水制备器与氨水存储罐之间循环。[0010] 进一步地，氨水制备器包括罐体和设置在罐体外侧的冷却夹套，在罐体内水平设有隔板，隔板将罐体分隔为分气室和位于分气室上方的氨水制备室，氨水制备器的氨气进口与分气室连通，在隔板上轴向设有管式气体分布器，在管式气体分布器上方设有涡流喷头组件，涡流喷头组件与氨水制备器的循环氨水进口连通。[0011] 进一步地，气体呼吸器包括罐体，在罐体内设有筛板式气体分布器，筛板式气体分布器将罐体分隔为分气室和位于分气室上方的吸收室，在吸收室中设有涡流喷头组件，涡流喷头组件与气体呼吸器的除盐水进口连通。[0012] 进一步地，涡流喷头组件包括环形管道和设置在环形管道的涡流喷嘴，涡流喷嘴与环形管道连通，涡流喷嘴包括多个间隔设置的直射喷嘴和侧射喷嘴。[0013] 进一步地，在氨水制备器的除盐水进口和氨气进口分别设有除盐水电动调节阀和氨气电动调节阀，液位检测仪实时检测氨水制备系统中的氨水液位信号并将其传输至可编程控制器，可编程控制器在氨水液位低于预设值时控制除盐水电动调节阀开启，在氨水液位达到预设值时控制除盐水电动调节阀关闭；电导率测定仪实时检测氨水制备系统中的氨水浓度信号并将其传输至可编程控制器，可编程控制器在氨水浓度低于预设值时控制氨气电动调节阀开启，在氨水浓度达到预设值时控制氨气电动调节阀关闭。[0014] 进一步地，在冷却夹套上设有冷却水进口和冷却水出口，在冷却水进口和冷却水出口分别设有冷却水电动调节阀，在氨水制备系统的氨水出口设有温度传感器，温度传感器实时检测氨水出口的氨水温度信号并将其传输至可编程控制器，可编程控制器在氨水温度高于预设值时控制冷却水电动调节阀开启，在氨水温度达到预设值时控制冷却水电动调节阀关闭。[0015] 进一步地，在氨水制备器和氨水存储罐上分别设有压力传感器，在氨水制备器和氨水存储罐的氨气逃逸呼吸口管路上设有逃逸氨气呼吸电动调节阀或开关阀，压力传感器实时检测氨水制备器和氨水存储罐的压力信号并将其传输至可编程控制器，可编程控制器在压力达到预设正压和预设微负压时控制逃逸氨气呼吸电动调节阀或开关阀开启。[0016] 进一步地，在气体呼吸器上设有氨气浓度检测仪和放空口，在放空口上设有放空电动调节阀，氨气浓度检测仪实时检测气体呼吸器的氨气浓度信号并将其传输至可编程控制器，可编程控制器在氨气浓度达到预设排放值时控制放空电动调节阀开启。[0017] 进一步地，加氨系统包括pH值检测仪、变频控制器和加氨计量泵，pH值检测仪实时检测出锅炉给水系统管道中加氨后的给水pH值信号并将其传输至可编程控制器，可编程控制器根据给水pH值信号输出相应的转速频率信号至变频控制器，变频控制器根据转速频率信号控制加氨计量泵的转速以改变加氨量。[0018] 本发明的智能制氨及加氨系统在氨水制备系统中设有相互连通的氨水制备器和氨水存储罐，在氨水制备系统上设有液位检测仪和电导率测定仪，可编程控制器根据液位检测仪和电导率测定仪传输的检测信号将氨水制备系统中氨水的液位和浓度控制在预设值，从而能够保证每次配制的氨水溶液浓度一致，氨水溶液的制备及加氨操作更加先进、可靠，有利于锅炉给水加氨系统的稳定运行，实现了制氨及加氨操作的智能化自动控制，该系统具有出色的处理能力和多种通讯选择，彻底改变了现有人工加药不准确带来的设备损害、能源浪费等弊端，对于节省人力、降低消耗、确保锅炉给水系统安全、保证水质的稳定性等方面具有明显优势，具有良好的经济和社会效益。附图说明[0019] 为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。[0020] 图1为本发明用于锅炉给水系统的智能制氨及加氨系统的结构示意图；[0021] 图2为本发明控制系统与氨水制备器和氨水存储罐的连接结构示意图；[0022] 图3为本发明控制系统与加氨系统的连接结构示意图；[0023] 图4为本发明控制系统的结构示意图；[0024] 图5为本发明氨水制备器的结构示意图；[0025] 图6为本发明氨水制备器隔板的结构示意图；[0026] 图7为本发明管式气体分布器的结构示意图；[0027] 图8为本发明涡流喷头组件的侧视图；[0028] 图9为本发明涡流喷头组件的仰视图；[0029] 图10为本发明涡流喷头组件的俯视图；[0030] 图11为本发明氨水存储罐的结构示意图；[0031] 图12为本发明气体呼吸器的结构示意图；[0032] 图13为本发明气体呼吸器筛板式气体分布器的结构示意图。[0033] 附图标记说明：[0034] 1：控制系统；101：可编程控制器；102：电导率测定仪控制模块；103：pH值检测仪控制模块；104：液位检测仪控制模块；105：压力传感器控制模块；106：氨水循环泵控制模块；107：电动调节阀控制模块；108：电动开关阀控制模块；109：显示器；[0035] 2：氨水制备器；201：罐体；202：冷却夹套；203：隔板；204：分气室；205：氨水制备室；206：管式气体分布器；207：涡流喷头组件；208：氨气进口；209：除盐水进口；210：氨水出口；211：氨气逃逸呼吸口；212：排污口；213：冷却水进口；214：冷却水出口；215：循环氨水进口；216：安装孔；217：环形管道；218：涡流喷嘴；[0036] 3：氨水存储罐；301：罐体；302：氨气逃逸呼吸口；303：氨水进口；304：氨水出口；305：氨水循环泵；306：液位检测仪；307：除盐水进口；308：电导率测定仪；[0037] 4：气体呼吸器；401：罐体；402：筛板式气体分布器；403：分气室；404：吸收室；405：涡流喷嘴组件；406：放空口；407：除盐水进口；408：除盐水出口；409：逃逸氨气进口；410：氨气浓度检测仪；[0038] 5：加氨系统；501：pH值检测仪；502：变频控制器；503：加氨计量泵；[0039] 6：锅炉给水系统管道；601：给水泵；602：加氨点：603：取样点。具体实施方式[0040] 应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。[0041] 需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。[0042] 下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[0043] 实施例1[0044] 结合图1至图13所示，本实施例提供的用于锅炉给水系统的智能制氨及加氨系统包括控制系统1、氨水制备系统、气体呼吸器4和加氨系统5；控制系统1具有可编程控制器101，氨水制备系统包括相互连通的氨水制备器2和氨水存储罐3，在氨水制备器2和氨水存储罐3上分别设有氨气逃逸呼吸口211、氨气逃逸呼吸口302和除盐水进口209、除盐水进口307，气体呼吸器4具有除盐水进口407、除盐水出口408(亦为氨气吸收液出口)和逃逸氨气进口409，逃逸氨气进口409与上述氨气逃逸呼吸口211、氨气逃逸呼吸口302连通，除盐水出口408与上述除盐水进口209、除盐水进口307连通，加氨系统5与氨水制备系统的氨水出口连通，在氨水制备系统上设有与可编程控制器101通信连接的液位检测仪306和电导率测定仪308，可编程控制器101根据液位检测仪306和电导率测定仪308的检测信号将氨水制备系统中氨水的液位和浓度控制在预设值。[0045] 如图4所示，控制系统1包括可编程控制器101和与其连接的电导率测定仪控制模块102、pH值检测仪控制模块103、液位检测仪控制模块104、压力传感器控制模块105、氨水循环泵控制模块106、电动调节阀控制模块107、电动开关阀控制模块108和显示器109；其中，控制系统1可以设置为氨水自动配制及智能加氨自动控制柜，显示器109可以采用智能式LED点阵显示屏。控制系统1通过可编程控制器101对各个控制模块进行控制，进而实现对氨水制备器2、氨水存储罐3、气体呼吸器4和加氨系统5的控制功能。[0046] 如图5所示，氨水制备器2包括罐体201和设置在罐体201外侧的冷却夹套202，在罐体201内水平设有隔板203，隔板203将罐体201分隔为分气室204和位于分气室204上方的氨水制备室205，氨水制备器2的氨气进口208与分气室204连通，在隔板203上轴向设有管式气体分布器206，在管式气体分布器206上方设有涡流喷头组件207，涡流喷头组件207与氨水制备器2的循环氨水进口215连通。[0047] 更具体地，在罐体201下端一侧设有与分气室204连通的氨气进口208，在罐体201下端另一侧设有与氨水制备室205连通的除盐水进口209，在罐体201底端设有与分气室204连通的排污口212，在罐体201上端一侧设有与涡流喷头组件207连通的循环氨水进口215，在罐体201上端另一侧设有与氨水存储罐3连通的氨水出口210，在罐体201顶端设有与气体呼吸器4连通的氨气逃逸呼吸口211。[0048] 此外，在罐体201的底部设有与氨气进口208连通的氨气进入管，在氨气进入管上设有电动调节阀；在罐体201的下部一侧设有与除盐水进口209连通的除盐水进入管，在除盐水进入管上设有电动调节阀；在罐体201的上端外部设有与氨水出口210连通的出口管，在出口管上设有电动开关阀；在罐体201的上端设有与氨气逃逸呼吸口211连通的管路，该管路与气体呼吸器4连通；在罐体201的底端设有与排污口212连通的排污管道，在排污管道上设有手动阀。[0049] 如图6所示，在隔板203上可以设置用于轴向安装管式气体分布器206的安装孔216，安装孔216例如可以采用内螺纹孔，管式气体分布器206可以通过安装孔216螺纹连接在隔板203上。对管式气体分布器206的设置数量不作严格限制，可根据限定时间内氨水制备量合理设置，例如可以设置为多个，多个管式气体分布器206可以均匀分布在隔板203上。[0050] 如图7所示，管式气体分布器206可以是以纯聚四氟乙烯为原料，经高温、高压烧结而成的疏水型的中空圆柱体，其一端为封闭的盲端，另一端带有与隔板203内螺纹相匹配的螺纹接口。管式气体分布器206具有只能使气体通过而水不能通过的特性，同时聚四氟乙烯原料经高温、高压烧结后具有高达50％以上的孔隙率特性，具有很强的耐强酸碱能力，同时强度和韧性都很高,可在?50℃至+200℃的温度长时间运行，具有均布和精细过滤的双重作用，高的过滤精度和高的孔隙率使得同样的过滤面积具有更大的流体流量，使分布器在高过滤精度的工况情况下具有较好的流体流量。此外，管式气体分布器206内外表面如“腊制”一样光滑，因而杂质不易挂在分布器表面，同时表面过滤精度高，内层过滤精度低，杂质不易嵌入分布器体内，分布器清洗容易且清洗彻底，清洗效果优异，进而使用寿命长。[0051] 管式气体分布器206基于利用纯聚四氟乙烯材料烧结形成的高透气率和微孔等特性，将气体由内而外扩散成细小均匀的气泡,极大地提高了气液传质比表面积，有利于气液接触，使氨气快速溶于除盐水中形成氨水溶液；同时，聚四氟乙烯烧结形成的管式气体分布器206还具有极佳的过滤氨气中微小颗粒杂质和油污的功能，经过滤后的氨气配制的氨水溶液中的各项指标均满足GB/T631?2007化学试剂氨水中分析纯氨水的要求。[0052] 更为重要地，管式气体分布器206具有极佳的疏水性能，是由聚四氟乙烯材料的疏水化学组分、微观结构和表面形貌决定的，其使得水的接触角远大于90°，凸显水的表面张力，使得较好的透气性和疏水性得以统一，进而形成一种疏水性(也疏油)、抗污染、自清洁的纳米特性表面。氨气在透过管式气体分布器206的壁体后形成均匀的小气泡并进入除盐水，同时分布器的疏水特性完全阻止除盐水回流进入分布器，从而提高了气液传质比表面积，有利于强化氨水制备器2内部的气液传质过程，从而有利于提高氨气溶于除盐水的速率。上述管式气体分布器206能够阻断吸收室内的氨水溶液，使其不能通过并进入隔板203下方的分气室204，从而使氨气中的液体及颗粒杂质被过滤后下沉至分气室204的底端，并最终通过排污口212排出。[0053] 结合图8至图10所示，涡流喷头组件207包括环形管道217和设置在环形管道217的涡流喷嘴218，涡流喷嘴218与环形管道217连通，涡流喷嘴218包括多个间隔设置的直射喷嘴和侧射喷嘴。涡流喷嘴218安装在水平设置的环形管道217上，环形管道217的上部通过循环管道与循环氨水进口215连通。多个直射喷嘴和侧射喷嘴按直射、侧射、直射、侧射的顺序分别设在环形管道217上，侧射喷嘴与垂直面成35°?45°，除盐水(为经过气体呼吸器4及其氨气吸收液的混合液)通过涡流喷嘴218的喷孔形成高速射流，并在涡流喷嘴218的四周产生低压区，形成虹吸现象，在压力差的作用下喷嘴周围液体被吸入涡流喷嘴218的高速射流中，从而带动大量的液体循环，形成自搅拌，与低速、散流分布的氨气全方位接触融合，形成氨水，使氨气更容易被除盐水吸收，氨水溶液的浓度更加均匀。[0054] 在罐体201外侧设置的冷却夹套202的下部一侧设有冷却水进口213，另一侧的上部设有冷却水出口214，氨气与除盐水在氨水制备器2中混合产生的热量通过罐体201外侧的冷却夹套202中的循环冷却水带走，从而保证不会因氨水溶液温度升高而造成氨气吸收减慢，并且能够在氨水溶液连续配制过程中使得氨水出口的温度保持在35℃以下，从而保证设备安全。[0055] 如图11所示，氨水存储罐3包括罐体301，在罐体301内设有电导率测定仪308的电极，在罐体301外侧设有液位检测仪306，液位检测仪306例如可以采用浮筒液位仪等，在罐体301上端设有氨气逃逸呼吸口302、在罐体侧面设有除盐水进口307、氨水进口303和氨水出口304。氨水进口303通过管道与氨水制备器2的氨水出口210连接，其用于氨水制备器2配制氨水时的强制循环及成品氨水进入氨水存储罐3储存；在罐体301下端设置的氨水出口304用管道连接至锅炉给水系统的加氨计量泵503，用于给锅炉给水系统加注氨水。[0056] 在氨水制备器2与氨水存储罐3之间设有氨水循环管道，氨水通过氨水循环管道在氨水制备器2与氨水存储罐3之间循环。具体地，氨水制备器2的氨水出口210与氨水存储罐3的氨水进口303连通，同时氨水存储罐3下端的氨水出口304与氨水制备器2的循环氨水进口215连通，在氨水循环管道上设有氨水循环泵305，用于氨水制备器2与氨水存储罐3之间的氨水强制循环，从而使氨水制备器2内部的氨气和水混合更加均匀、快速，使整个氨水制备系统内氨水溶液的浓度始终保持一致，并将成品氨水最终送入氨水存储罐3进行储存。[0057] 在氨水存储罐3的氨水进口303一侧的底端设有电导率测定仪308的电极，采用电极专用电缆与控制系统1的可编程控制器101连接，用于测量氨水配制的浓度。在氨水存储罐3一侧设有液位检测仪306，采用专用电缆与控制系统1的可编程控制器101连接，用于检测氨水存储罐3内的液面高度。[0058] 在氨水制备器2的除盐水进口209和氨气进口208分别设有除盐水电动调节阀和氨气电动调节阀，液位检测仪306实时检测氨水存储罐3中的氨水液位信号并将其传输至可编程控制器101，可编程控制器101在氨水液位低于预设值时控制除盐水电动调节阀开启，在氨水液位达到预设值时控制除盐水电动调节阀关闭；电导率测定仪308实时检测氨水存储罐3中的氨水浓度信号并将其传输至可编程控制器101，可编程控制器101在氨水浓度低于预设值时控制氨气电动调节阀开启，在氨水浓度达到预设值时控制氨气电动调节阀关闭。[0059] 在氨水制备器2的冷却夹套202上设有冷却水进口213和冷却水出口214，在冷却水进口213和冷却水出口214上设有冷却水电动调节阀，在氨水存储罐3的氨水出口304设有温度传感器(未图示)，温度传感器实时检测氨水出水的氨水温度信号并将其传输至可编程控制器101，可编程控制器101在氨水温度高于预设值时控制冷却水电动调节阀开启，在氨水温度达到预设值时控制冷却水电动调节阀关闭。[0060] 在氨水制备器2和氨水存储罐3上分别设有压力传感器(未图示)，在氨气逃逸呼吸口211、氨气逃逸呼吸口302管路上设有逃逸氨气呼吸电动调节阀或开关阀，压力传感器实时检测氨水制备器2和氨水存储罐3的压力信号并将其传输至可编程控制器101，可编程控制器101在压力达到预设正压和预设微负压时控制逃逸氨气呼吸电动调节阀或开关阀开启。[0061] 如图12所示，气体呼吸器包括罐体401，在罐体401内设有筛板式气体分布器402，筛板式气体分布器402将罐体401分隔为分气室403和位于分气室403上方的吸收室404，在吸收室404中设有涡流喷头组件405。在罐体401的顶部设有放空口406、在罐体401一侧设有除盐水进口407和除盐水出口408，在罐体401的底部设有逃逸氨气进口409。[0062] 筛板式气体分布器402水平设置在罐体401的内部下方，其四周与罐体401密闭连接，将罐体401的内部分割成位于下方的分气腔403和位于上方的吸收腔404。如图13所示，筛板式气体分布器402上均布有直径为0.05mm左右的小孔，其能够均匀地完成进入分气腔403气体的分布，并穿过筛板式气体分布器402的小孔，在除盐水中形成气泡，极大地提高气液传质比表面积，加快了氨气被除盐水充分气吸收的速度，净化含氨气体的呼出。[0063] 除盐水进口407与除盐水管道连接，在除盐水管道的进口处设有电动调节阀；罐体401底部的逃逸氨气进口409与氨水制备器2和氨水存储罐3的氨气逃逸呼吸口211、氨气逃逸呼吸口302连接，氨水制备器2和氨水存储罐3中逃逸的氨气进入罐体401内部的分气室403，经过筛板式气体分布器402筛孔的不断交替输送方式进行输送，使得混合气体与除盐水在短时间内即获得均匀的混合，有利于混合气中的氨气被除盐水快速吸收；除盐水出口408与氨水制备器2和氨水存储罐3的除盐水进口209、除盐水进口307通过管路连接，在除盐水出口408处设电动调节阀；涡流喷嘴组件405的结构可以与氨水制备器的涡流喷头组件207相同。[0064] 在气体呼吸器4上设有氨气浓度检测仪410和放空口406，在放空口406上设有放空电动调节阀和氨气浓度检测仪410，氨气浓度检测仪410实时检测气体呼吸器4的氨气浓度信号并将其传输至可编程控制器101，可编程控制器101在氨气浓度达到预设排放值时控制放空电动调节阀开启。放空电动调节阀平时关闭，当需要放空时打开该放空电动调节阀，当需要空气进入时打开该放空电动调节阀。[0065] 如图3所示，加氨系统5包括pH值检测仪501、变频控制器502和加氨计量泵503，加氨计量泵503与变频控制器502连接，pH值检测仪501的电极探头和变频控制器502分别与可编程控制器101连接，加氨计量泵503的电机在变频控制器502的驱动下，将氨水注入到锅炉给水系统中。pH值检测仪501实时检测出锅炉给水系统管道6中加氨后的给水pH值信号并将其传输至可编程控制器101，可编程控制器101根据给水pH值信号输出相应的转速频率信号至变频控制器502，变频控制器502根据转速频率信号控制加氨计量泵503的转速以改变加氨量。[0066] 在运行过程中，pH值检测仪501测得锅炉给水母管中补给水的pH值，输出标准的4?20mA直流信号至控制系统1的可编程控制器101，可编程控制器101将pH值检测仪501的测得值与控制设定值比较并作PID运算，然后输出信号至控制变频器502，控制变频器502根据该输出信号输出频率，使之在0?50Hz范围内变化，当pH值检测仪501测得pH值小于设定值并超越中性区时，变频控制器502的输出频率增大，三相交流电源给加氨计量泵503的交流电机的电机转速加大，从而逐步增加加氨量，使锅炉给水系统pH值回到设定范围内；反之，当测得pH值大于设定值并超越中性区时，变频控制器502控制输出频率随时间减。嘟涣鞯缭锤影奔屏勘503的交流电机的电机转速减。佣鸩郊跎偌影绷，同样使锅炉给水系统的pH值回到设定范围内。[0067] pH值检测仪501的电极探头可以设置在锅炉给水系统管道6的加氨点602下游的5m左右处，可避免加氨点602与pH值检测仪501的电极探头的取样点603之间的距离过长导致过渡过程时间偏长，使加氨过程存在较大的纯迟延，从而影响了锅炉补给水pH值的调节品质。此外，锅炉给水系统管路加氨的部位可以设在给水泵601的入口之前，这样可以保证加入的氨水溶液能快速地与除盐水相混合，有助于保证给水泵601之后的电极探头取样具有真实性和代表性。[0068] 在上述智能制氨及加氨系统中，控制系统1由氨水溶液自动配制控制系统和自动加氨控制系统组成，两个系统均由可编程控制器101来实现分散控制以及集中管理，通过智能式LED点阵显示屏能够进行中西文、图形、液位、压力、浓度、pH值、电导率、时间、温度等过程变量和组态的数据显示，同时还可以进行人机对话以实现智能化控制。[0069] 氨水溶液自动配制控制程序为：液位检测仪306将氨水存储罐3的液位电信号通信给可编程控制器101，当液位低于设定值时，可编程控制器101发出打开除盐水进口电动调节阀的指令信号，电动执行器进入工作状态，按指令信号打开调节阀的开启度，除盐水进入氨水制备器2，同时可编程控制器101指令氨水循环泵工作，在氨水循环泵305的作用下，氨水制备器2与氨水存储罐3的液位达到设定上限时，可编程控制器101指令关闭除盐水进口电动调节阀；电导率测定仪308将检测到的数值通信给可编程控制器101，氨水储存罐3内溶液浓度低于设定值，可编程控制器101发出氨气进口电动调节阀开启指令信号，电动执行器进入工作状态，并按指令信号打开调节阀开启度，氨气进入氨水制备器2的分气室204，通过管式气体分布器206过滤颗粒性杂质和油污后自下而上进入氨水制备室205，与涡流喷嘴组件207自上而下喷出的除盐水垂直相交，氨气被除盐水吸收混合为氨水，放出热量，在氨水循环泵作用下，除盐水在氨水制备器2与氨水存储罐3之间周而复始地循环，氨气不断被吸收，氨水浓度达到设定值，可编程控制器101指令关闭氨气进口电动调节阀和氨水循环泵305。[0070] 氨水制备系统工作程序为：氨气通过氨气进口208进入分气室204，进入设在隔板203上的管式气体分布器206内部，穿过分布器中空圆柱体壁微孔，过滤去除氨气中的颗粒杂质及油污后，形成细小均匀的气泡，进入罐体201上方的氨水制备室205，在氨水制备室205由管式气体分布器206分布的细小均匀的氨气气泡,与喷射的除盐水垂直相交，大大提高气液传质比表面积，加快氨气被除盐水充分气吸收、提高氨水制备速度，氨气溶于水时放出热量。氨水出口210的管路上设有温度传感器，氨水出口210通过管路与氨水存储罐3连接，氨水制备器2内的氨水溶液经氨水循环泵305的循环作用，使氨水制备器2与氨水存储罐3的溶液浓度和液面平衡；罐体201上端的氨气逃逸呼吸口211与气体呼吸器4连接，呼出或吸入的气体经气体呼吸器4进入或排出氨水制备系统的氨水制备器2及氨水存储罐3，使氨水制备器2及氨水存储罐3的内外压力平衡，保护氨水制备器2及氨水存储罐3的安全运行。[0071] 氨水制备器2冷却水工作程序为：冷却水经过循环水泵出口与冷却水进口213接入，循环水泵进口与冷却水出口214接入的强制循环，将氨气与水混合放出传递给氨水制备器2外壳的热量交换带走，不会因氨水制备器2内溶液温度升高而造成的氨气吸收减慢，使氨水出口210的温度始终在35℃以下，保证系统运行稳定和安全。[0072] 冷却水自动控制程序为：当温度传感器检测的数值通信给可编程控制器101，当氨水出口温度高于设定值时，可编程控制器101指令打开冷却水进口电动调节阀和冷却水出口电动调节阀，冷却水循环泵运行，根据氨水出口温度的高低指令电动调节阀相应的开启度，当温度符合设定值时，可编程控制器101指令冷却水循环泵停止运行。[0073] 气体呼吸器4具有以下作用：[0074] 呼吸作用：气体呼吸器4是维护氨水制备器2和氨水存储罐3的气压平衡、杜绝介质挥发的安全装置，气体呼吸器4充分利用氨水制备器2和氨水存储罐3本身的承压能力来避免介质无序排放，其原理是压力传感器检测数值通信给可编程控制器101，利用放空电动调节阀来控制氨水制备器2和氨水存储罐3的排气正压和吸气负压。当氨水存储罐3罐内的压力在设定值范围之内时，气体呼吸器4不工作，保持氨水制备器2和氨水存储罐3的密闭性；当向氨水制备器2和氨水存储罐3内补充除盐水，使氨水制备器2和氨水存储罐3内上部气体空间的压力升高，达到呼吸器设定正压时，可编程控制器101指令放空电动调节阀开启，气体从放空口406逸出，使氨水制备器2和氨水存储罐3内的压力不再继续增高；当抽取氨水存储罐3内的氨水给锅炉给水系统加氨时，氨水存储罐3上部气体空间的压力下降，达到呼吸器开启设定的微负压值时，可编程控制器101指令放空电动调节阀开启，使外界气体通过放空口406进入罐体401，并通过逃逸氨气进口409通过管路进入氨水制备器2和氨水存储罐3，使氨水制备器2和氨水存储罐3内的压力不再继续下降，方便氨水抽取并避免形成负压，让氨水存储罐3罐内与罐外的气压平衡，保护氨水制备器2和氨水存储罐3的系统安全。[0075] 净化作用：气体呼吸器4是能够使含氨混合气体中的氨气吸收效率达到99.5％的净化装置，通过对氨气逃逸混合气体中氨气的吸收，达到排放标准后对空排放；其原理是：来自氨水制备器2的氨气逃逸呼吸口211、氨水存储罐3的氨气逃逸呼吸口302的含氨混合气体汇合后通过管路从气体呼吸器4底端的逃逸氨气进口409进入分气室403，经筛板式气体分布器402筛孔的不断输送方式进入吸收室404，与涡流喷嘴组件405自上而下喷出的除盐水垂直相交，使得混合气体与除盐水在短时间内即获得均匀的混合，有利于混合气中的氨气被除盐水快速吸收，净化后的混合气体经氨气浓度检测仪410检测达到排放标准后排出室外大气。[0076] 气体呼吸器4控制程序如下：通过气体呼吸器4的除盐水出口408向氨水制备器2加注除盐水时，氨水制备器2连带氨水存储罐3的液位上升，氨水制备器2和氨水存储罐3上部的气体被压缩，系统压力增大，含氨混合气体进入气体呼吸器4的分气室403，经筛板式气体分布器402形成气泡进入吸收室404，混合气中的氨气被涡流喷嘴组件405喷出的除盐水吸收，氨气浓度检测仪410检测探头把检测到的信号通讯给可编程控制器101，当测定的氨气含量值达到设定的排放标准值时，可编程控制器101给放空电动调节阀开启的指令信号，被吸收净化后的气体经放空管道排出室外，当氨水制备器2和氨水存储罐3的液位达到设定值时停止进水，系统不再对空排放，此时可编程控制器101发出指令放空电动调节阀关闭，氨水制备器2和氨水存储罐3密闭；当向锅炉给水系统加注氨水时，系统液位逐渐下降，在氨水制备器2和氨水存储罐3上部空间逐渐形成负压，压力传感器检测信号通讯给可编程控制器101，当负压达到设定值时，可编程控制器101发出指令放空电动调节阀开启，空气从放空口406进入氨水制备器2和氨水存储罐3，使氨水制备器2和氨水存储罐3的压力不再继续下降，让氨水制备器2和氨水存储罐3的压力保持在标准气压，便于氨水存储罐3内氨水的抽。；ぐ彼票钙2和氨水存储罐3的系统安全，加氨停止，放空管路电动阀连锁关闭。[0077] 加氨系统5工作原理为：可编程控制器101以设定的锅炉给水系统的给水pH值作为参数，指令变频控制器502在调节器上输入信号，使变频控制器502输出电压和频率改变加氨计量泵503电机转速，来实现给水pH值与电机转速间的对应关系。[0078] 加氨系统5工作过程为：pH值检测仪501检测出锅炉给水系统管道6中加氨后的给水PH值，pH值0?14的范围相对应4?20mA电流信号，该信号通讯至可编程控制器101，然后反作用采样信号，再经可编程控制器101综合运算比对，输出相应的控制转速频率信号给变频控制器502，控制加氨计量泵503的转速改变加氨量，以达到自动加氨的目的。[0079] 当pH值>设定上限时，pH值检测仪501的电极探头的信号会反馈到变频控制器502降低加氨计量泵503电机转动速度,减少加氨量使给水PH值逐步下降，达到合格范围，当pH值<下限时，变频控制器502增大加氨计量泵503电机转动的速度，达到自动增加氨量的目的，使给水PH值逐步上升，达到合格范围；当pH值在合格范围内时，维持加氨计量泵503电机转速不变，在正常运行中，通过pH电极探头所测加氨系统中循环水的pH值，转换4?20mA模拟量信号输出至变频控制器502并在仪表上显示，与给定值比较，差值经过比例、积分、微分运算电路运算后，输出自动调节信号控制加氨计量泵503电机的运转速度至相对应的PH值，实现对加氨量的自动控制，确保锅炉内水循环系统含氨量在正常范围内变动，过程控制的反馈信号，实时、迅速地保证了变频控制器502的及时、有效对加氨计量泵503电机的运转速度调整，由此避免了给水加氨量不均匀、pH值出现时高时低的现象发生。[0080] 上述智能制氨及加氨系统实现了氨水溶液的自控配制，所配制的氨水浓度恒定，加氨自动智能化，降低了消耗、污染、生产风险及劳动量，提高了运行操作性和生产的安全性，延长了设备寿命，彻底改变了目前人工加药不准带来的设备损害，确保锅炉给水安全，保证水质的稳定性，具有良好的经济和社会效益。[0081] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

专利地区：黑龙江

专利申请日期：2021-08-25

专利公开日期：2024-08-23

专利公告号：CN113666384B