煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)高效率運行的技術(shù)措施分析

王留振

【摘要】煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)高效率投運首要條件就是要求整個加熱燃燒過程平滑穩(wěn)定，這就要求加熱器的PID調(diào)節(jié)參數(shù)合理。其次要保證硫磺噴射量的精確性，這就要求硫磺調(diào)節(jié)閥、定位器都有很好的調(diào)節(jié)線性；再次要保證催化劑的轉(zhuǎn)化效率達(dá)到95%以上，這就要求定期對催化劑進(jìn)行轉(zhuǎn)化效率測試；最后要求硫磺供應(yīng)設(shè)備和管道都有品質(zhì)合格的伴熱，這就要求伴熱蒸汽溫度、壓力控制在合理的范圍。本文從這四個方面展開分析，提出合理的技術(shù)方案，同時對煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)高效投運進(jìn)行經(jīng)驗總結(jié)。

【關(guān)鍵詞】平滑；線性調(diào)節(jié)；催化劑；轉(zhuǎn)化效率；伴熱蒸汽

煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)的作用是：燃燒硫磺產(chǎn)生SO2，通過催化劑將SO2轉(zhuǎn)化成SO3，然后將SO3噴射到鍋爐煙道內(nèi)，SO3遇水蒸汽變成硫酸，硫酸附著在灰塵表面增加灰塵的導(dǎo)電度，提高靜電除塵的除塵效率。煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)主要包括：硫磺存儲及輸送設(shè)備、硫磺噴射量調(diào)節(jié)設(shè)備、加熱及燃燒裝置催化反應(yīng)裝置、SO3噴射設(shè)備。其中要保證煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)高效投運，有兩大關(guān)鍵因素：第一要求整個加熱燃燒過程平滑穩(wěn)定；第二要保證催化劑的轉(zhuǎn)化效率達(dá)到95%以上。

1、保證加熱燃燒過程平滑穩(wěn)定的技術(shù)措施

在硫磺進(jìn)入燃燒室之前，需要對燃燒室內(nèi)的空氣進(jìn)行加熱，這叫加熱過程；當(dāng)燃燒室內(nèi)空氣加熱到315℃以上時硫磺達(dá)到燃點，硫磺開始噴射入燃燒室，燃燒過程開始。在燃燒室加熱過程及硫磺燃燒過程中都需要對加熱器的PID參數(shù)進(jìn)行合理設(shè)置，否則加熱器輸出功率和燃燒室出口溫度就會出現(xiàn)振蕩現(xiàn)象，影響系統(tǒng)投運，降低加熱器的使用壽命。

PID參數(shù)中積分時間Ti的作用是消除給定值與測量值之間的固有偏差，積分時間的選取要根據(jù)被調(diào)參數(shù)的周期變化時間來計算。煙氣調(diào)質(zhì)加熱器的PID參數(shù)在廠家調(diào)試時設(shè)置的參數(shù)是：積分時間Ti=100，比例系數(shù)kp=0.1，微分系數(shù)D=0.加熱器周期變化圖1。綠色線為加熱器出口溫度周期變化圖，紅色線為加熱器輸出0-100%周期變化圖。如圖，溫度周期變化時間T=30min，根據(jù)經(jīng)驗公式積分時間Ti=T/t=30/6=5min=300S（經(jīng)驗公式要求t的取數(shù)范圍是4-7之間）。根據(jù)本臺煙氣調(diào)質(zhì)溫度的變化趨勢Ti應(yīng)該設(shè)置為300。

比例系數(shù)Kp的作用是被調(diào)量偏離設(shè)定值時系統(tǒng)快速動作消除擾動，結(jié)合周期圖分析比例系數(shù)Kp的設(shè)置。在加熱器投入從0-100%作用時，加熱器出口溫度K的變化幅度是60℃，根據(jù)經(jīng)驗公式Kp=100%/K*a=100%/60*2=3.2（根據(jù)經(jīng)驗公式a的取數(shù)范圍是2-3）根據(jù)本臺煙氣調(diào)質(zhì)溫度的變化趨勢Kp應(yīng)該設(shè)置為3.2積分系數(shù)D的作用是在被調(diào)量出現(xiàn)擾動時超前動作，防止被調(diào)量擾動過大，由于煙氣調(diào)質(zhì)加熱器調(diào)節(jié)過程簡單，因此在本項目中沒有對積分系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置。D仍然設(shè)置為0.使用上面所述的經(jīng)驗法對#6爐煙氣調(diào)質(zhì)加熱器優(yōu)化后，調(diào)節(jié)過程平滑，調(diào)節(jié)精度高，使用效果良好。目前按照此算法公式已經(jīng)完成全廠8臺爐煙氣調(diào)質(zhì)加熱器的PID優(yōu)化。

使用上面所述的經(jīng)驗法，對爐煙氣調(diào)質(zhì)加熱器PID參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化后，加熱器工作過程平滑變化，有利于保護(hù)加熱器，提高設(shè)備的使用壽命。煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)在各種工況下，出口溫度的調(diào)節(jié)都非常穩(wěn)定，調(diào)節(jié)精度較高。

2、保證催化劑的轉(zhuǎn)化效率的技術(shù)措施

煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)需要使用五氧化二釩為催化劑，將硫磺燃燒的二氧化硫氣體轉(zhuǎn)化為三氧化硫氣體，催化劑的轉(zhuǎn)化效率是衡量煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)的重要指標(biāo)，因此需要定期測算，當(dāng)催化劑不達(dá)標(biāo)時要及時更換。

測量方法有兩種：第一種是化學(xué)試劑法對轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)化效率進(jìn)行測量計算?；瘜W(xué)試劑法步驟是：往蒸餾水中通氣分離SO3；用過氧化氫溶液捕集SO2，使用氫氧化鈉滴定法測定這兩種成分。然后使用滴定公式算出SO3和SO2的體積，煙氣調(diào)質(zhì)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)化率（%）=V（SO3）/V（SO3）+V（SO2）。這種測量和計算方法缺點是：（1）轉(zhuǎn)換器出口氣體的收集需要使用恒溫裝置，且溫度大于315℃，否則酸氣體就會冷凝，對取樣設(shè)備和取樣人員的技術(shù)要求高。（2）需要使用專用的化學(xué)試劑，并且要有專業(yè)的實驗室條件，一般工廠很難實現(xiàn)。（3）整個測量和計算過程都要求非常精密，專業(yè)性極高，工廠無法作為定期工作來開展。第二種是使用空氣分析儀進(jìn)行測量計算。使用一個簡易的氣體稀釋儀和一臺便攜式煙氣分析儀表就能完成轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化效率的測量和計算。優(yōu)點主要是：（1）測量過程使用設(shè)備少，操作簡單。（2）測量計算過程簡單，一般工人就能勝任。（3）測量準(zhǔn)確度高，測量用時短。（4）可以作為定期工作，按計劃定期進(jìn)行測算。本文使用第二種方法進(jìn)行測量計算。煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)燃燒硫磺產(chǎn)生大量SO2氣體，SO2氣體經(jīng)過轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)化成SO3氣體。按照分子轉(zhuǎn)化公式，一個SO2分子可以轉(zhuǎn)化成一個SO3分子。想要測算轉(zhuǎn)化器的轉(zhuǎn)化效率，有兩種計算方法：第一種，使用煙氣分析儀測量SO2氣體在進(jìn)入轉(zhuǎn)化器前和轉(zhuǎn)化器后的濃度；煙氣調(diào)質(zhì)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)化率（%）=（ρ前SO2-ρ后SO2）/ρ前SO2*100。第二種，使用煙氣分析儀測量SO3氣體在進(jìn)入轉(zhuǎn)化器前和轉(zhuǎn)化器后的濃度，測量SO2氣體在轉(zhuǎn)化器后的濃度；煙氣調(diào)質(zhì)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)化率（%）=（ρ后SO3-ρ前SO3）/ρ前SO2*100。SO3氣體屬于酸性氣體，遇水蒸氣就生成硫磺，有很強的腐蝕性。一般的煙氣分析儀都可以測量SO2氣體的濃度，但無法測量SO3氣體。因此本方案選用第一種計算公式對轉(zhuǎn)化率進(jìn)行測算。

3、煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)高效投運的經(jīng)驗總結(jié)

煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)投運的目的是增加鍋爐尾部煙道煙塵的比電阻，提高電除塵的除塵效率，降低排煙粉塵濃度。根據(jù)鍋爐負(fù)荷以及降低比電阻所需的三氧化硫數(shù)量，系統(tǒng)自動調(diào)整三氧化硫的生產(chǎn)速度。三氧化硫的需求量取決于很多因素，包括灰的成分和鍋爐負(fù)荷等。最佳的三氧化硫噴射率由鍋爐負(fù)荷、濁度和煙氣溫度輸入信號決定。系統(tǒng)中包含了一套節(jié)能控制方案，控制系統(tǒng)利用調(diào)節(jié)空氣預(yù)熱器的功率和空氣流量來保持轉(zhuǎn)化器的入口空氣溫度。控制順序為：三氧化硫產(chǎn)量低時空氣流量低，熱量由空氣預(yù)熱器提供；當(dāng)三氧化硫的產(chǎn)量增加，預(yù)熱器輸出功率下降，同時空氣流量增加。從轉(zhuǎn)化器中出來的三氧化硫和空氣的混合體通過分配支管和噴搶噴射到煙氣中。每個噴搶配備適當(dāng)尺寸和間隔的噴嘴，從而向煙氣流中高速噴射混合物，以保證進(jìn)入電除塵之間與煙氣實現(xiàn)最佳的混合效果。

4、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益分析

5、總結(jié)

本文從煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)高效投運的2個關(guān)鍵技術(shù)措施展開分析，針對技術(shù)難題逐一提出解決方案，對煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)高效投運進(jìn)行了經(jīng)驗總結(jié)，托電公司#6爐煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)連續(xù)高效投運，收到了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

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