燃煤鍋爐煙氣脫硫工藝與自控研究

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燃煤鍋爐煙氣脫硫工藝與自控研究

許傳軍

中國石油大學（華東） 山東青島 266580

[摘要]文章對燃煤鍋爐煙氣脫硫工藝的主要類型進行了分析，根據所使用脫硫劑類型的不同，介紹了相應工藝方案的優勢與局限，并重點從自動控制的角度入手，分析燃煤鍋爐煙氣脫硫工藝自動控制系統的設計與實現方案，望引起關注。

[關鍵詞]燃煤鍋爐；煙氣脫硫；工藝技術；自動控制

當前整個社會正面臨著非常嚴重的環境污染問題，由環境污染所帶來的一系列危害受到了各方人員的關注與重視，并已經對經濟持續發展產生了不利影響。其中，酸雨作為危及人體健康，產生嚴重社會影響的環境問題之一，與人類工業化生產中所使用的煤、石油等燃料有密切關系，這些燃料經過充分燃燒所產生的硫氧化物以及氮氧化物成分在大氣中經過復雜的化學反應，并被雨、雪吸收，降落至地面即形成酸雨。由此可見，為了最大限度的減少酸及其所帶來的危害，針對燃煤鍋爐而言，需要通過實施煙氣脫硫工藝的方式，最大限度的減少硫氧化物的排放。本文即就燃煤鍋爐煙氣脫硫工藝與自動控制方面的問題進行探討。

1、燃煤鍋爐煙氣脫硫工藝分析

燃氣脫硫是當前在工業領域中脫除硫氧化物作為有效的一項工藝技術，應用范圍非常廣泛，且脫除效率理想，故得到了非常深入的應用。目前，國內外對煙氣脫硫技術的發展趨勢主要為更高的脫硫效率、更先進的技術水平、更小的投資力度，更少的占地面積，更低的運行費用，更高的自動化水平。具體而言，當前煙氣脫硫工藝的應用主要有以下幾種類型：

第一是濕式鈣基脫硫工藝，此項工藝是以鈣基作為脫硫劑的煙氣脫硫技術，在實際應用中，本工藝具有技術經驗成熟，可行性高，資源豐富（以石灰石為主），成本低廉，脫硫效率高，對煤種以及負荷變化適應性好的優勢，但其結構比較復雜，占地面積較大，初始投資費用較高，且脫硫工藝實施中以脫硫石膏為主要副產品，容易對環境造成二次污染。

第二是濕法鈉基脫硫工藝，此項工藝所使用的脫硫劑為鈉基成分，具有非常強的踐行，因此在吸收燃煤鍋爐速哦產生二氧化硫后反應產物的溶解度高，不會出現過飽和結晶成分，但其運行費用較高是導致該工藝現階段難以廣泛推行的主要局限。

2、煙氣脫硫工藝自控設計分析

本系統實現煙氣脫硫的主要過程為：廢液罐（堿罐）中的堿液成分通過加堿泵的操作傳輸至調節罐中，經過攪拌機充分攪拌并與水形成混合反應，產生具有一定濃度的堿液。這部分堿液通過噴液泵的操作經過加壓處理后傳輸至噴嘴內，在此基礎之上通過壓縮空氣進行霧化處理，噴入捕集進化器筒內，使其與鍋爐煙氣充分混合，在接觸與傳質的處理后實現對二氧化硫成分的吸收。

在構建煙氣脫硫工藝自動控制系統的過程當中，本工藝廢液罐（堿罐）均設置有專門的液位顯示計，液位顯示計能夠將所監測到的液位信號傳輸至液位儀內，使液位水平在操作終端得以直觀的顯示。同時，該信號能夠被同步傳輸至繼電器工作單元內，當廢液罐（堿罐）內部液位達到極限水平后，繼電器單元自動轉入動作狀態，使罐底電磁閥轉入開啟狀態，進而送出堿液，直至液位達到最低水平后電磁閥可自動關閉。在這一過程當中，罐繼電器單元可同時接收到相應的信號，若堿液液位不在低位狀態，則打開罐底的電磁閥送出堿液，當廢液罐中堿液到達高位時，自動關閉堿罐底部的電磁閥，同時打開廢液罐電磁閥，恢復由廢液罐供堿。所供應堿液通過加堿泵處理后傳輸至調節罐內并與水進行混合反應。調節罐內所設置的PH探頭能夠對內部堿液濃度進行檢測，檢測中所生成的信號傳輸至PH計中，通過信號轉數字的方式加以直觀顯示。進一步可將檢測信號調整為電流（電流大小在4.0mA~20.0mA范圍內）形式傳輸至PID調節儀表當中，將其與給定信號進行比較，最后傳輸變頻器中，實現對加堿泵以及加堿液速度的調節控制。

除此以外，整個煙氣脫硫工藝系統中還可以應用浮球開關對自來水進水閥進行控制，進而實現對調節罐液位的自動控制。還需要注意的一點是：當調節罐液位＜電子液位計最低限位時，相應的信號則被傳輸至PLC中，系統整體執行停機動作。

系統整體構成如下圖所示（見圖1）。

1）軟件界面設計：本工藝系統自動控制的實現應用PLC完成，所涉及到的主要控制對象包括以下幾個方面，1）對加堿泵啟停動作切換的控制；2）對噴液泵啟動動作切換的控制；3）對兩套泵互鎖功能的控制；4）對噴液壓力顯示功能的控制；5）對電磁閥操作功能的控制。以上控制功能以及操作的實現均搭建在PLC人機界面的基礎之上完成。

2）設備選型：本工藝系統自動化控制所使用環境相對比較惡劣，因此設備選型中應當盡可能的選擇質量可靠且性能優良的品牌產品。具體選型如下：1）變頻器選型為FVR-E93，生產廠家為日本FUJI；2）液位計選型為PXW7BEY2，生產廠家為日本FUJI；3）可編程控制器選型為DVP-20EX，生產廠家為臺灣臺達；4）可編程控制器人機操作界面選型為DVP-20XP，生產廠家為日本FUJI；5）PH計選型為P33AINN，生產廠家為德國BURKERT；6）電磁閥選型為1067，生產廠家為德國BURKERT。

3、結束語

在現代工業化進程的背景作用之下，人類生存環境受到了非常嚴峻的挑戰，酸雨作為影響社會環境可持續發展的關鍵問題之一，解決此問題的首要途徑是控硫氧化物的排放。因此，燃煤鍋爐煙氣脫硫工藝的應用有著非常深入的現實意義與價值。本研究中將煙氣脫硫工藝應用于燃煤鍋爐中，并針對煙氣脫硫工藝的控制要點進行了分析與闡述，值得引起重視。

參考文獻

[1]曹媛,王娟,鐘秦等.微生物煙氣脫硫工藝中硫化物生物氧化與回收單質硫的研究[J].中國電機工程學報,2011,31(29):48-54.

[2]張利琴,李凌昇,謝明等.火電廠石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝過程監控[J].山西化工,2015,35(2):82-84.

[3]吳忠標,劉越,盛重義等.氨法煙氣脫硫工藝實驗研究[J].環境科學與技術,2010,33(2):135-137.