淺析600MW機(jī)組脫硫吸收塔自動(dòng)補(bǔ)漿功能的實(shí)施

【摘 要】脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行，主要是通過調(diào)整吸收塔漿液的PH，以有效地吸收煙氣中的SO2，達(dá)到排放的標(biāo)準(zhǔn)。PH值過低，不能滿足排放的要求，PH過高會(huì)造成石膏不合格及提高維護(hù)成本。因此，自動(dòng)合理地控制漿液的PH在一個(gè)合理的范圍至關(guān)重要。

【關(guān)鍵詞】吸收塔；自動(dòng)補(bǔ)漿；pH計(jì)

0 引言

廣東粵電靖海發(fā)電有限公司#1、2機(jī)組采用石灰石-石膏濕法脫硫系統(tǒng)，設(shè)計(jì)的煙氣量為1870149 Nm3/h，設(shè)計(jì)處理的SO2濃度不大1500 mg/Nm3，石灰石耗量小于5.2 t/h，設(shè)計(jì)脫硫石膏產(chǎn)量（含水10%）小于17.4 t/h，脫硫率大于90%。系統(tǒng)采用單元制一爐一塔的模式，設(shè)置了三臺(tái)5722m3/h的循環(huán)漿液泵，對(duì)應(yīng)塔內(nèi)有三層噴淋層，四臺(tái)漿液攪拌器，石膏排出系統(tǒng)將石膏輸送到石膏脫水系統(tǒng)。吸收塔設(shè)計(jì)安裝兩支pH計(jì)、三個(gè)液位計(jì)，制漿系統(tǒng)輸送來的漿液直接進(jìn)入吸收塔，通過調(diào)門控制補(bǔ)漿量。

1 系統(tǒng)概述

pH值反映的是吸收塔內(nèi)部的酸堿度，PH太低，影響吸收塔的出力，造成排放的SO2超標(biāo)；PH太高，則會(huì)增加石膏中的碳酸鈣含量，降低石膏的品質(zhì)，石灰石利用率降低，而且增加了石灰石的投入量，大大增加了脫硫的成本，所以必須有效地把漿液的pH值控制在一定的范圍。pH值的變化決定于煙氣量（機(jī)組負(fù)荷）、脫硫入口的SO2濃度、漿液補(bǔ)漿量、漿液質(zhì)量濃度。在日常的運(yùn)行中，運(yùn)行人員需要經(jīng)常手動(dòng)調(diào)節(jié)補(bǔ)漿量來維持吸收塔漿液的pH值，實(shí)現(xiàn)吸收塔自動(dòng)補(bǔ)漿功能，不但能大大降低運(yùn)行的人員的工作量，還能有效地控制SO2的超排以及產(chǎn)出石膏的質(zhì)量。

2 存在的問題

由于pH計(jì)測(cè)量方式的局限性，測(cè)量值經(jīng)常不能代表吸收塔內(nèi)漿液的PH值，所以自動(dòng)補(bǔ)漿功能一直未能實(shí)現(xiàn)，要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)漿功能必須提吸收塔pH測(cè)量的準(zhǔn)確性。我廠原pH計(jì)的設(shè)計(jì)安裝圖如圖1所示，在石膏排出泵的排出管上，增加了一路回流管，回流管上安裝有pH計(jì)的測(cè)量池，漿液在排出泵的壓力下，經(jīng)過測(cè)量池后排到吸收塔的排水坑。這樣的設(shè)計(jì)存在一個(gè)缺點(diǎn)，在排出泵不運(yùn)行的時(shí)候，則沒有漿液流過測(cè)量池，無法實(shí)時(shí)反映吸收塔的實(shí)際pH值。在長(zhǎng)期的運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)更嚴(yán)重的問題，回流管內(nèi)的殘留的漿液不斷地累積干凅，造成回流管堵塞，經(jīng)常需要清理。pH計(jì)的電計(jì)的表面粘結(jié)的漿液干凅后，使pH計(jì)內(nèi)的氯化鉀參考溶液與被測(cè)溶液交匯的接點(diǎn)堵塞，影響到測(cè)量的準(zhǔn)確性，后來增加了沖洗水管，但由于多次出現(xiàn)未及時(shí)沖洗現(xiàn)象，pH計(jì)的準(zhǔn)確性還有待提高。

3 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的改造

經(jīng)過各種測(cè)量方法的調(diào)研對(duì)比后，決定將PH計(jì)改造為直接插入式，如圖2所示，在吸收塔1.5米高的位置開孔，焊接不銹鋼套管及安裝法蘭，pH電極直接插入塔內(nèi)，取消中間的取樣環(huán)節(jié)，減少故障點(diǎn)，同時(shí)能不間斷的實(shí)時(shí)反映吸收塔的pH值，兩個(gè)電極偏差大的現(xiàn)象大大減少。在套管上需要增加一個(gè)手動(dòng)門，主要用于定期校驗(yàn)時(shí)隔離系統(tǒng)，防止?jié){液溢出。改造后，PH計(jì)的準(zhǔn)確性大幅提高，避免了每次停泵均需要人為沖洗的情況，大大降低的維護(hù)量，只需每半個(gè)月定期校驗(yàn)一次，對(duì)于精度有更高要求的，可以一個(gè)星期校驗(yàn)一次，完全到達(dá)了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)漿的前提條件。但同時(shí)也存在pH電極磨損快的缺點(diǎn)，縮短了pH的壽命。

4 常用的控制策略

吸收塔的石灰石漿液補(bǔ)充量控制系統(tǒng)一般分為串級(jí)控制系統(tǒng)和單回路反饋控制系統(tǒng)。

單回路反饋系統(tǒng)中，吸收塔的補(bǔ)漿量只根據(jù)pH值來控制，當(dāng)pH值小于某值時(shí)，打開補(bǔ)漿閥到一定的位置，當(dāng)pH值大于某值時(shí)，關(guān)小補(bǔ)漿閥到一定的位置，控制回路極其簡(jiǎn)單，補(bǔ)漿閥不會(huì)頻繁動(dòng)作。并且可以設(shè)置最小開度值，防止?jié){液管道在小流量時(shí)堵塞的現(xiàn)象。

串級(jí)控制系統(tǒng)中，脫硫系統(tǒng)的煙氣流量、入口SO2濃度、機(jī)組負(fù)荷作為前饋信號(hào)，計(jì)算出煙氣中所含的SO2總量，根據(jù)鈣硫比換算出所需要的石灰石的總量，在根據(jù)石灰石的密度值換算出石灰石漿液的量，作為副調(diào)的前饋信號(hào)，以石灰石漿液流量作為副調(diào)的PV值，來調(diào)節(jié)補(bǔ)漿調(diào)節(jié)閥的開度，通過pH值的校正回路（主調(diào)）微調(diào)補(bǔ)漿量。串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)能有效地消除內(nèi)擾造成的流量波動(dòng)的現(xiàn)象，改善調(diào)節(jié)特性，加快調(diào)節(jié)速度，但是前提是各變量必須測(cè)量準(zhǔn)確。

5 控制邏輯的優(yōu)化

經(jīng)過分析及查閱運(yùn)行人員日常的補(bǔ)漿操作，以及測(cè)量漿液流量的流量計(jì)的準(zhǔn)確性有待提高，決定采用單回路控制的策略，邏輯優(yōu)化如下。

兩個(gè)pH值進(jìn)入DCS后，增加邏輯選擇功能，當(dāng)其中一個(gè)故障時(shí)，自動(dòng)切換到另一支，畫面上增加選擇功能按鈕，運(yùn)行人員可以根據(jù)實(shí)際情況選擇取平均還是pH1或pH2作為選擇后的pH值，以便于在pH的日常維護(hù)工作時(shí)，不影響自動(dòng)補(bǔ)漿功能。

依據(jù)吸收塔的pH測(cè)量值，自動(dòng)調(diào)整吸收塔石灰石供漿調(diào)節(jié)閥開度。當(dāng)pH值<5.4時(shí)，調(diào)節(jié)閥開度設(shè)置值為80%；當(dāng)5.45.5時(shí)，調(diào)節(jié)閥開度設(shè)置值為10%。設(shè)置調(diào)節(jié)閥最小開度主要作用在于防止供漿管道的堵塞，如果調(diào)節(jié)閥全關(guān)，必將有部分漿液中的顆粒沉積在管道內(nèi)，隨著時(shí)間推移不斷地增加并硬化，導(dǎo)致管道堵塞，將大大增加檢修的工作量。通過查閱歷史趨勢(shì)，10%開度的供漿量對(duì)已運(yùn)行中的吸收塔，既不會(huì)造成過量補(bǔ)漿，也不會(huì)造成管路堵塞。

石灰石供漿調(diào)節(jié)閥在特殊工況下不能滿足實(shí)際的需要，那么必須退出自動(dòng)聯(lián)鎖，退出聯(lián)鎖條件如下：漿液PH大于5.25或小于5.65；吸收塔入口SO2大于1600mg/Nm3或小于400mg/Nm3；脫硫出口氧量大于15或低于2。

增加理論補(bǔ)漿量監(jiān)視點(diǎn)Q、石灰石漿液轉(zhuǎn)換系數(shù)α，作為運(yùn)行調(diào)整參考依據(jù)。

Q理論=α*Wso2*Q煙氣

其中 α：轉(zhuǎn)換系數(shù)；α=β*40/（ρ*W*0.4*64）；由運(yùn)行人員依據(jù)制漿情況和系統(tǒng)工況填寫β、ρ、W，計(jì)算出α。

β：為吸收塔鈣硫比，設(shè)計(jì)值為1.03；40為鈣分子量；ρ為石灰石漿液密度，t/m3；W為石灰石漿液質(zhì)量分?jǐn)?shù)；0.4為鈣在碳酸鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)；64為SO2分子量。

6 效果

經(jīng)過改造優(yōu)化后，實(shí)現(xiàn)了補(bǔ)漿自動(dòng)功能，大大減少了運(yùn)行的操作，基本達(dá)到了預(yù)期的效果，但是在煤種硫份大幅增大的情況下，需要人為調(diào)整一下，有待下一步繼續(xù)優(yōu)化邏輯。

【參考文獻(xiàn)】

[1]曾庭華，楊華，廖永進(jìn)，郭斌.濕法煙氣脫硫系統(tǒng)的調(diào)試、試驗(yàn)及運(yùn)行[M].北京：中國(guó)電力出版社，2008，5.

[責(zé)任編輯：謝慶云]