淺析600MW機組脫硫吸收塔自動補漿功能的實施

【摘 要】脫硫系統的運行，主要是通過調整吸收塔漿液的PH，以有效地吸收煙氣中的SO2，達到排放的標準。PH值過低，不能滿足排放的要求，PH過高會造成石膏不合格及提高維護成本。因此，自動合理地控制漿液的PH在一個合理的范圍至關重要。

【關鍵詞】吸收塔；自動補漿；pH計

0 引言

廣東粵電靖海發電有限公司#1、2機組采用石灰石-石膏濕法脫硫系統，設計的煙氣量為1870149 Nm3/h，設計處理的SO2濃度不大1500 mg/Nm3，石灰石耗量小于5.2 t/h，設計脫硫石膏產量（含水10%）小于17.4 t/h，脫硫率大于90%。系統采用單元制一爐一塔的模式，設置了三臺5722m3/h的循環漿液泵，對應塔內有三層噴淋層，四臺漿液攪拌器，石膏排出系統將石膏輸送到石膏脫水系統。吸收塔設計安裝兩支pH計、三個液位計，制漿系統輸送來的漿液直接進入吸收塔，通過調門控制補漿量。

1 系統概述

pH值反映的是吸收塔內部的酸堿度，PH太低，影響吸收塔的出力，造成排放的SO2超標；PH太高，則會增加石膏中的碳酸鈣含量，降低石膏的品質，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（機組負荷）、脫硫入口的SO2濃度、漿液補漿量、漿液質量濃度。在日常的運行中，運行人員需要經常手動調節補漿量來維持吸收塔漿液的pH值，實現吸收塔自動補漿功能，不但能大大降低運行的人員的工作量，還能有效地控制SO2的超排以及產出石膏的質量。

2 存在的問題

由于pH計測量方式的局限性，測量值經常不能代表吸收塔內漿液的PH值，所以自動補漿功能一直未能實現，要實現自動補漿功能必須提吸收塔pH測量的準確性。我廠原pH計的設計安裝圖如圖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計的測量池，漿液在排出泵的壓力下，經過測量池后排到吸收塔的排水坑。這樣的設計存在一個缺點，在排出泵不運行的時候，則沒有漿液流過測量池，無法實時反映吸收塔的實際pH值。在長期的運行中發現更嚴重的問題，回流管內的殘留的漿液不斷地累積干凅，造成回流管堵塞，經常需要清理。pH計的電計的表面粘結的漿液干凅后，使pH計內的氯化鉀參考溶液與被測溶液交匯的接點堵塞，影響到測量的準確性，后來增加了沖洗水管，但由于多次出現未及時沖洗現象，pH計的準確性還有待提高。

3 現場設備的改造

經過各種測量方法的調研對比后，決定將PH計改造為直接插入式，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，取消中間的取樣環節，減少故障點，同時能不間斷的實時反映吸收塔的pH值，兩個電極偏差大的現象大大減少。在套管上需要增加一個手動門，主要用于定期校驗時隔離系統，防止漿液溢出。改造后，PH計的準確性大幅提高，避免了每次停泵均需要人為沖洗的情況，大大降低的維護量，只需每半個月定期校驗一次，對于精度有更高要求的，可以一個星期校驗一次，完全到達了實現自動補漿的前提條件。但同時也存在pH電極磨損快的缺點，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充量控制系統一般分為串級控制系統和單回路反饋控制系統。

單回路反饋系統中，吸收塔的補漿量只根據pH值來控制，當pH值小于某值時，打開補漿閥到一定的位置，當pH值大于某值時，關小補漿閥到一定的位置，控制回路極其簡單，補漿閥不會頻繁動作。并且可以設置最小開度值，防止漿液管道在小流量時堵塞的現象。

串級控制系統中，脫硫系統的煙氣流量、入口SO2濃度、機組負荷作為前饋信號，計算出煙氣中所含的SO2總量，根據鈣硫比換算出所需要的石灰石的總量，在根據石灰石的密度值換算出石灰石漿液的量，作為副調的前饋信號，以石灰石漿液流量作為副調的PV值，來調節補漿調節閥的開度，通過pH值的校正回路（主調）微調補漿量。串級調節系統能有效地消除內擾造成的流量波動的現象，改善調節特性，加快調節速度，但是前提是各變量必須測量準確。

5 控制邏輯的優化

經過分析及查閱運行人員日常的補漿操作，以及測量漿液流量的流量計的準確性有待提高，決定采用單回路控制的策略，邏輯優化如下。

兩個pH值進入DCS后，增加邏輯選擇功能，當其中一個故障時，自動切換到另一支，畫面上增加選擇功能按鈕，運行人員可以根據實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的日常維護工作時，不影響自動補漿功能。

依據吸收塔的pH測量值，自動調整吸收塔石灰石供漿調節閥開度。當pH值<5.4時，調節閥開度設置值為80%；當5.45.5時，調節閥開度設置值為10%。設置調節閥最小開度主要作用在于防止供漿管道的堵塞，如果調節閥全關，必將有部分漿液中的顆粒沉積在管道內，隨著時間推移不斷地增加并硬化，導致管道堵塞，將大大增加檢修的工作量。通過查閱歷史趨勢，10%開度的供漿量對已運行中的吸收塔，既不會造成過量補漿，也不會造成管路堵塞。

石灰石供漿調節閥在特殊工況下不能滿足實際的需要，那么必須退出自動聯鎖，退出聯鎖條件如下：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。

增加理論補漿量監視點Q、石灰石漿液轉換系數α，作為運行調整參考依據。

Q理論=α*Wso2*Q煙氣

其中 α：轉換系數；α=β*40/（ρ*W*0.4*64）；由運行人員依據制漿情況和系統工況填寫β、ρ、W，計算出α。

β：為吸收塔鈣硫比，設計值為1.03；40為鈣分子量；ρ為石灰石漿液密度，t/m3；W為石灰石漿液質量分數；0.4為鈣在碳酸鈣質量分數；64為SO2分子量。

6 效果

經過改造優化后，實現了補漿自動功能，大大減少了運行的操作，基本達到了預期的效果，但是在煤種硫份大幅增大的情況下，需要人為調整一下，有待下一步繼續優化邏輯。

【參考文獻】

[1]曾庭華，楊華，廖永進，郭斌.濕法煙氣脫硫系統的調試、試驗及運行[M].北京：中國電力出版社，2008，5.

[責任編輯：謝慶云]