濕法脫硫PH值控制策略的優(yōu)化

任國華 賈玉鳳 酆烽（濟南職業(yè)學(xué)院，山東濟南250100）

濕法脫硫PH值控制策略的優(yōu)化

任國華 賈玉鳳 酆烽（濟南職業(yè)學(xué)院，山東濟南250100）

近年來國家對空氣污染問題日益重視，由此火電廠的煙氣脫硫成為當(dāng)前火電廠環(huán)保生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。目前我國絕大多數(shù)電廠采用石灰石/石膏濕法脫硫工藝。在濕法脫硫工藝中，PH值的控制成為關(guān)鍵。本文在研究傳統(tǒng)PH值控制的基礎(chǔ)之上，對其控制系統(tǒng)進行改進，達到良好的控制效果。

脫硫；PH值控制；優(yōu)化

引言

目前，煙氣脫硫技術(shù)一般分為濕法、干法、半干法。濕法煙氣脫硫工藝是技術(shù)上最成熟、實際應(yīng)用最多、運行狀況最穩(wěn)定的脫硫工藝，占脫硫裝機容量的84%以上［2］。漿液PH值的調(diào)節(jié)在濕法脫硫過程中起著非常重要的作用，直接決定了脫硫工藝的優(yōu)劣。實現(xiàn)pH值自動調(diào)節(jié)對于提高脫硫工藝的自動化水平，減少操作人員的人工干預(yù)，成為脫硫技術(shù)中不可或缺的控制手段。本文通過分析濕法脫硫控制系統(tǒng)pH值控制系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)該控制系統(tǒng)還有待完善，因而提出了一種更加合理的控制方案。經(jīng)研究表明，改進后的控制系統(tǒng)具有較高的控制質(zhì)量，保證了脫硫效率和漿液pH值的穩(wěn)定，為其它同類型控制裝置的設(shè)計及應(yīng)用，提供一定的參考利用價值。

一、影響pH值的因素

液氣比、鈣硫比、灰塵含量、煤質(zhì)的影響、石灰石品質(zhì)等一系列因素的變化都會影響漿液pH值，因此可調(diào)整這些因素來達到控制漿液pH值的目的。

1.液氣比

液氣比指吸收塔洗滌單位體積煙氣需要含堿性吸收劑的循環(huán)漿液體積。液氣比是系統(tǒng)中的一項重要運行參數(shù)，對脫硫系統(tǒng)的技術(shù)性能與經(jīng)濟性的影響作用比較明顯，通過液氣比的比值可分析出吸收過程推動力的大小與吸收速率。液氣比越大表明pH值越大。

2.鈣硫比

鈣硫比指每脫除1molSO2加入的石灰石的摩爾數(shù)，理論上，鈣硫比越高表明漿液中pH值越高，反之越低。

3.煙氣中灰塵含量

煙氣中灰塵含量的成分主要是SiO2和未被完全燃燒的碳及其化合物，它是影響吸收塔內(nèi)水質(zhì)的原因之一。有時由于除塵效果不理想，大量煙氣中的灰塵進入吸收塔內(nèi)，阻礙了SO2與石灰石漿液的接觸。

4.煤質(zhì)

由于煤質(zhì)不同，煤中所含的微量物質(zhì)也不同，煙氣中HCl、HF等含量也不同。由于吸收塔內(nèi)漿液濃度在20%左右，HCl、HF就會溶解于漿液中而使F-、Cl-含量增加，從而影響SO2的吸收以及pH值的測量，同時也降低石灰石的分解。因此，應(yīng)盡量控制漿液中F-、Cl-的含量。

5.石灰石品質(zhì)

石灰石中除了大量的CaCO3、CaO以外，還含有少量的SiO2、MgO、Al2O3等物質(zhì)，如果CaCO3的純度過低，那么會使吸收劑耗量增加、電耗量增加、石膏純度下降、石灰石的運輸費用也會相應(yīng)增加。

二、pH值控制方案的改進

原吸收塔漿液的pH值是通過3個裝設(shè)在石膏漿液回流管道中的在線pH值探頭測得的，控制系統(tǒng)取其平均值，測量儀器采用冗余設(shè)計，安裝方式為插入式，在就地變送器的液晶板上有測量顯示，pH測量儀同時將4-20mA信號均送入DCS進行監(jiān)控，用于調(diào)整石灰石漿液加入吸收塔閥門回路的控制。將實際測量的pH值與設(shè)定值通過性能試驗和FGD系統(tǒng)的操作經(jīng)驗得到的，兩者進行比較，其差值經(jīng)PID控制器調(diào)節(jié)后，控制石灰石漿液調(diào)節(jié)閥的開度，使吸收塔內(nèi)漿液pH值等于設(shè)定值。引入升壓風(fēng)機出口煙氣流量和FGD進口含量SO2作為石灰石漿液調(diào)節(jié)的前饋信號。

改進方案采用串級控制回路。pH值、石灰石漿液流量分別作為主控制器、副控制器，在其主、副控制回路中采用變速積分PID算法分別對主、幅調(diào)節(jié)器的積分時間進行動態(tài)調(diào)整以達到抗積分飽和的目的。三路pH值測量信號經(jīng)平均運算后，對其進行合理的限幅，以減少參數(shù)突然大范圍變化帶來的不必要超調(diào)。由原煙氣的體積流量和原煙氣的SO2含量計算得到SO2量，煙氣中的SO2量乘以CaCO3與SO2的摩爾比得到CaCO3的理論值，根據(jù)CaCO3理論值、石灰石漿液濃度及石灰石中CaCO3的純度系數(shù)可得到理論石灰石漿液流量值，在pH值主控制器的輸出加上修正后的理論石灰石漿液流量作為副控制器的設(shè)定值。副控制器輸出進行速率限制以減小運行過程中由于運行人員操作或者測量參數(shù)突變而對控制過程帶來的沖擊，使系統(tǒng)控制過程更加平順。

三、結(jié)語

改進后的控制系統(tǒng)具有可控性強，魯棒性好，參數(shù)整定方便，既保證了脫硫效率和漿液pH值的穩(wěn)定，又保證了石膏質(zhì)量，不浪費石灰石漿液，節(jié)能降耗，為其它同類型控制裝置進一步的完善提供了可行的方案。

［1］張韻輝，秦鵬.基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的NNGPC在電站石灰石/石膏脫硫系統(tǒng)pH值控制中的應(yīng)用［J］.鍋爐技術(shù)，2005，36（6）：74-78.

［2］佘園元，李蔭堂，孟海燕.燃煤發(fā)電廠主要脫硫技術(shù)性能分析［J］.陜西電力，2009，37（3）：47-50.

［3］郭東明.硫氮污染防治工程技術(shù)及其應(yīng)用［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001.

［4］周祖飛.濕法石灰石—石膏煙氣脫硫系統(tǒng)的工藝控制［J］.環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2005，28（3）：80-81.

［5］Jerzy W.Optimum values of process parameters of the wet limestone flue gas desulphurization system［J］.Chemical Engineering Technology，2002，25（4）：427～432.