通過自控優化實現脫硫系統節能減排可行性研究

王 偉 崔騰旭 禹泓洋

國能集團寧夏煤業集團有限公司煤制油分公司儀表管理中心 寧夏 銀川 750411

引言

隨著國家對鍋爐出口煙氣環保參數排放指標要求越來越高,為達到正常生產過程中脫硫排放達標,必須通過對現有脫硫工藝進行優化,以及基于現有設備對控制策略進行優化與完善。

1 脫硫工藝技術

1.1 循環流化床法脫硫：該技術的原理為石灰粉經過石灰干消化器消化后進入兩級串聯旋風筒,其中一級旋風筒中較大顆粒返回消化器中繼續消化,部分極細小消石灰從二級旋風筒上部直接進入吸收塔,消石灰倉中消石灰以干態的形式從倉室以一定的控制速度送入吸收塔。

1.2 氨法脫硫：氨法煙氣脫硫技術是世界上商業化應用的脫硫方法之一。該工藝既可高效脫硫又可以部分脫除煙氣中的氮氧化物,副產物為硫酸銨,實現資源回收利用,是控制酸雨和二氧化硫污染最為有效和環保的濕法煙氣脫硫技術。

本文就氨法脫硫技術研究如果通過自控回路優化實現節能減排的研究。

2 問題分析

2.1 本項目實施基于氨法脫硫技術,鍋爐出口原煙氣經過脫硫塔進行脫硫處理后通過煙囪排放至大氣,主要環保控制指標為SO2低于35 mg/Nm3,DUST低于10 mg/Nm3,氨逃逸(NH3)低于8 mg/Nm3。以上環保參數測量值取自脫硫出口Cems取樣分析儀,脫硫入口煙氣經過脫硫塔反應過程為“液氨-循環槽-吸收塔-反應-凈煙氣測量”,該反應滯后性大,常規PID控制無法及時、穩定的控制被測變量SO2的含量,或者因過分追求脫硫效率而導致氨逃逸現象頻發。

2.2 脫硫效率計算過程中需要精準測量鍋爐煙氣中所含SO2含量,進而得出所需噴氨量,煙氣流量的測量至關重要。脫硫塔煙氣流量是根據煙氣流速、壓力等參數計算得出,若以上任一測點存在測量問題時,導致理論加氨量測量不準,進而導致PID控制輸出存在偏差。

3 解決方案

3.1 自調系數 原控制邏輯只根據脫硫出口SO2實時測量值進行分段,并根據SO2測量值的變化率來設定自調系數。現控制邏輯修改為根據SO2設定值來分為三段：

第一段,當SO2測量值小于設定值時,自調系數根據累計時間自動減小自調系數(每120秒減少0.02),該邏輯修改目的為防止SO2含量在較低時供氨過量導致氨逃逸。

第二段,根據SO2測量值的變化率來設定自調系數,不同變化率對應不同自調系數(先增后減),保證整個控制過程的及時性,通過SO2變化速率提前判斷所需供氨量大小,避免超調或調節不及時。

第三段,當SO2測量值大于設定值+10 mg/m3時,相比較于第二段自調系數取值,相同SO2變化率的情況下,加大對應自調系數取值,該邏輯目的為SO2含量較高時供氨及時,防止SO2超標,預設可接受報警值,并提前增加供氨量。

3.2 理論加氨修正系數 原控制邏輯中,理論加氨修正系數可由工藝人員手動設置。現邏輯修改為固定值,工藝人員無法設置,消除工藝手動干預PID自動調節,導致自動無法正常跟蹤的問題。

3.3 煙氣流量 原控制邏輯中,理論加氨量根據原煙氣流量計算,脫硫塔煙氣流量是根據煙氣流速、壓力等參數綜合計算得出。常規儀表及分析儀表或多或少存在部分問題,導致煙氣流量無法準確測量,為消除某些鍋爐脫硫裝置該問題,現邏輯修改為根據鍋爐負荷線性折算得出相應工況下煙氣流量。

4 結論

4.1 成果 通過以上脫硫噴氨自動控制策略的修改,以及修改供氨調節閥內件后,調節閥可控區域大大提高,筆者對現場實施效果進行了長時間數據及歷史趨勢的收集,保證脫硫出口SO2小時平均值基本不超標(40 mg/m3)。

4.2 經濟效益分析 脫硫供氨調閥投用自動,大大降低人工操作頻次,凈煙氣氨逃逸或SO2超標現象發生頻次降低,降低液氨消耗,按照單臺鍋爐每小時平均節省液氨消耗80 Kg計算,正常8臺鍋爐運行一天節省液氨消耗15噸左右,一年節省液氨消耗4500多噸,約合人民幣1100多萬,且脫硫出口排放滿足國家環保排放要求。