摘要：火电厂二氧化硫的排放是当今人类面临的主要大气污染物之一，因此消减火电厂二氧化硫的排放是控制我国二氧化硫排放总量的重点。石灰石湿法烟气脱硫装置是目前世界上商业化应用规模最大，技术最为成熟的烟气脱硫装置。为此，本课题着眼于达拉特发电厂采用的石灰石/石膏湿法烟气脱硫装置中吸收塔浆液pH值控制系统进行理论分析，研究一种合理的控制方案。通过理论分析和仿真研究，预计新的控制系统能满足石灰石/石膏湿法烟气脱硫装置的控制目的，即能获得最高的石灰石利用率、保证预期的S02脱除率及提高脱硫装置适应锅炉负荷变化的灵活性。
关键词：脱硫；环保；二氧化硫；DCS
在石灰石石膏湿法脱硫工程中，石膏浆液PH的调节和石灰石供浆的自动化控制是其中的重点。PH调节品质和脱硫效率密切相关，对于吸收塔稳定运行有重要的意义。达拉特发电厂#1-8机组采用石灰石—石膏法烟气脱硫工艺，将烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙、以及鼓入的氧化空气进行化学反应，用于去除锅炉尾部排放烟气中的二氧化硫，有效降低烟气中有毒、危害酸性气体。达电一、二期脱硫系统投入运行后，由于设计、施工、管理等原因造成脱硫率低，设备故障率较高等后果，经过机务、电气、热工、运行等人员的大量努力是脱硫效率大大提高而设备故障率大大降低。目前，脱硫工作应转移到脱硫装置节能降耗运行即提高脱硫装置运行的经济性。DCS已成熟应用于发电厂自动化领域，这项技术的实现和产品的应用，使自动控制相关的设计、施工得到根本性的简化、优化，降低工程造价，并使得系统的使用和维护水平提高，实现检修优化，降低检修维护成本。
一、目前吸收塔石灰石供浆的调节存在的问题
达拉特发电厂#1-8机组脱硫系统均采用石灰石-湿法脱硫工艺，一炉一塔布置方式，设计有烟气旁路系统，截止2014年3月已将烟气旁路系统全部封闭，设计硫份为一、二、四期0.73%，三期0.82%，在设计工况下，SO2去除率≥95%，净烟气出口SO2排浓度控制在一二期≤94mg/Nm3，三期≤125mg/Nm3，四期≤150mg/Nm3。影响吸收塔的SO2脱除效率的主要因素是吸收塔入口SO2浓度和吸收塔入口烟气流量，其次是吸收塔相关设备状况。
一、二期脱硫建设之初，对供浆系统设计了单回路调节系统，在使用中不能满足对烟气脱硫后石膏PH值的控制，该系统大部峰时间里只能投手动，严重影响对石膏浆液PH值的控制，也是造成FGD吸收塔中发生结垢堵塞的原因之一。
二、石灰石供浆时的运行工况
石灰石供浆停止顺控步骤如下：停石灰石浆液泵。延时30s后，关闭石灰石浆液栗入口门。开启石灰石浆液泵排放门。延时120s后，关闭石灰石浆液泵出口门。关闭浆液输送电动门。全开供浆调节门并切手动。开启供浆出口管道冲洗门。延时60s后，开启浆液输送电动门。全关供浆调节门。延时18S后，开启石灰石浆液栗出口电动门。延时30s后，关闭供浆出口管道冲洗门。延时30s后，关闭石灰石浆液泵出口电动门。开启石灰石浆液泵冲洗阀。延时60s后，关闭石灰石浆液泵冲洗阀。延时60s后，关闭石灰石浆液泵排放阀。
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脱硫系统耗电率：2月份脱硫系统耗电率分别为：#1~4机组：1.39%，# 5、6机组：1.51%， #7、8机组：1.54%；加入添加剂停运一台浆液循环泵后脱硫系统耗电率分别为：#1-4机组：1.16%，脱硫系统耗电率同期下降0.23个百分点，月发电量为4.8亿度，脱硫系统用电量下降110.5万度； #5、6机组：1.203%，脱硫系统耗电率同期下降0.306个百分点，月发电量为1.72亿度，脱硫系统用电量下降52.8万度；#7、8机组脱硫系统耗电率为1.13%,脱硫系统耗电率同期下降0.41个百分点，月发电量为3.66亿度，脱硫系统用电量下降150.2万度。2月份脱硫系统总用电量同期减少了313.5万度，脱硫添加剂2月份全厂加入总量为3.5吨。
石灰石粉耗用量：1、2月份全厂共消耗石灰石粉27818吨、发电量22.71亿千瓦时，全厂平均石灰石粉单耗为12.0克/千瓦时；1、2月份全厂共消耗石灰石粉32109吨，发电量20.14亿千瓦时，全厂平均石灰石粉单耗16.1克/千瓦时；石灰石粉单耗同期下降4.1克/千瓦时；按照1、2月份发电量22.71亿千瓦时计算，石灰石粉耗量同比下降了9165吨。
三、影响脱硫供浆调门自动投入率的末端因素
脱硫供浆调门自动投入率的末端因素主要包括供浆流量变送器故障，PH计故障，供浆调门故障，供浆密度变化大，控制回路故障，管理因素，人员因素。
四、提高脱硫供浆系统的自动投入率
鉴于自动供浆投入状态中有可能出现ph值较大时，石灰石浆液母管调节阀开度关到最低（35%，防止供浆管道堵塞）时，仍然有8m3/h的流量，导致ph调节效果不理想。因此修改逻辑将这种情况出现时，供浆母管关断门能够连锁关闭。 操作说明：石灰石浆液母管调节阀逻辑没有修改，仍然是原PID控制回路，但是调门的最小开度为35%，调节仍然以操作员在设定站的ph值为依据。供浆母管关断门仍然能够由操作员手动开、关。连锁开、关则修改为参考石灰石浆液母管调节阀的ph设定值，若当前测量ph值高于操作员设定（石灰石浆液母管调节阀设定站）的ph值+0.1时，将连锁关闭供浆母管关断门，若当前ph值低于操作员设定的ph值-0.1时，将连锁打开供浆母管关断门。其中0.1为暂时设定值，可根据运行需要进行修改。
由于湿法烟气脱硫反应过程中pH值控制的双向性。通过对脱硫系统的pH值不同变化化学反应分析，找出了脱硫塔出现问题的根本原因，确定最佳的pH值控制方法。并运用脱硫反应过程中的pH值不同数值，进行深入理论分析，使生产过程中由于pH值变化导致的脱硫系统各种问题，得到了有效地解决，为国内湿法烟气脱硫工作奠定了基础。
石灰石供浆调节阀开关限定值设置：运行PH值上限为设定PH值+0.4，即PH达到上限5.8时，调节阀关到0%；运行PH值下限为PH值-0.4，即PH达到下限5.0时，调节阀开到100%； 除了上述限定位置的调节，调节阀的开度由实际石膏浆液PH值与设定PH值的偏差来调节。石灰石供浆与石灰石供浆电动关断阀理论上没有关系，即石灰石供浆时，石灰石供浆电动关断阀一直处于打开的状态。但为了防止浆液在管路上的沉降，当供浆调节阀开度小于25%时，关闭石灰石供浆电动关断阀，并打开石灰石供浆电动冲洗阀对石灰石供浆管线进行冲洗。
通过提高脱硫PH值控制自动投入率;虽然增加了部分设备维护量，但提高了吸收塔PH值、供浆流量、石灰石浆液密度、石膏浆液测量的准确性，消除了由于吸收塔PH值控制不佳而导致的设备严重结垢;优化了运行方式，确保了机组的安全稳定经济运行。在同类型机组设备上具有良好的市场推广价值。
论文作者:田晨
论文发表刊物:《基层建设》2017年第16期
论文发表时间:2017/10/11
标签：石灰石论文; 浆液论文; 烟气论文; 吸收塔论文; 系统论文; 湿法论文; 机组论文; 《基层建设》2017年第16期论文;