石灰石-石膏濕法煙氣脫硫智能化控制系統(tǒng)

王愛琴，于浩波，羅振，李志軍

國家對水泥工業(yè)中二氧化硫的排放指標(biāo)控制越來越嚴(yán)格，越來越多的濕法脫硫工程應(yīng)用在水泥生產(chǎn)線，但常規(guī)濕法脫硫系統(tǒng)因智能化程度低，存在諸多缺陷，急需進行改造和完善。本文有針對性地介紹了智能化濕法脫硫控制系統(tǒng)的工作原理及應(yīng)用，供同行參考。

1 常規(guī)濕法脫硫系統(tǒng)

常規(guī)濕法脫硫系統(tǒng)常見的缺點有：

（1）系統(tǒng)設(shè)計自動化程度低，缺少監(jiān)測儀表、電動閥門和控制設(shè)備。

（2）儀器儀表的選型和安裝位置不合理，監(jiān)測數(shù)值偏差大。

（3）跑、漏、堵現(xiàn)象時有發(fā)生，需專業(yè)巡檢人員定期巡檢。

（4）出脫硫塔SO2排放量超標(biāo)、石膏含水率偏高時有發(fā)生。

以上這些系統(tǒng)缺陷，迫切需要一套運行穩(wěn)定且智能化程度高的濕法脫硫控制系統(tǒng)給予解決。

2 智能化濕法脫硫系統(tǒng)

水泥工業(yè)石灰石-石膏智能化濕法煙氣脫硫系統(tǒng)由漿液制備系統(tǒng)、吸收塔系統(tǒng)、事故漿液系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)等部分組成，濕法脫硫系統(tǒng)三維模型見圖1。該系統(tǒng)采用了CFD/FGDPRISM仿真技術(shù)，可有針對性地模擬氣體流場和漿液池流態(tài)（圖2、圖3），保證儀器儀表安裝準(zhǔn)確。各組成部分之間由電動閥門、管道和電動設(shè)備相連接，確保整套脫硫系統(tǒng)的互聯(lián)互通。

本系統(tǒng)智能化控制主要由漿液制備系統(tǒng)智能化、吸收塔進出漿液智能化、循環(huán)泵開停智能化、除霧器清洗智能化和邏輯程序等級智能化等組成。具體內(nèi)容如下：

2.1 漿液制備系統(tǒng)智能化

圖1 濕法脫硫系統(tǒng)三維模型

圖2 CFD/FGDPRISM仿真技術(shù)模擬（1）

圖3 CFD/FGDPRISM仿真技術(shù)模擬（2）

常規(guī)生產(chǎn)線漿液制備系統(tǒng)由人工調(diào)配脫硫劑，即通過秤和水箱液位，人工手動調(diào)配漿液制備槽中漿液的密度。此方法效率低且缺乏反饋，會導(dǎo)致進塔漿液密度不穩(wěn)定，進而影響脫硫系統(tǒng)的穩(wěn)定性。智能化的漿液制備系統(tǒng)包括漿液制備槽、星型下料器、漿液制備水泵等。系統(tǒng)用密度計測定漿液制備槽漿液的密度，按照設(shè)定的漿液密度，選擇開啟星型下料器定量進灰或選擇向漿液制備槽定量進水。同時在泵出口管道處安裝電磁流量計，計量漿液進塔的流量。整個智能化控制系統(tǒng)運行可靠，實現(xiàn)了制漿部分全部智能化，保證了漿液密度穩(wěn)定，避免了管道堵塞。

2.2 吸收塔進出漿液智能化

常規(guī)濕法脫硫系統(tǒng)采用漿液定期進出控制方式，不能有效應(yīng)對窯系統(tǒng)SO2濃度變化的沖擊。而本智能控制系統(tǒng)采用密度計和pH計，可智能控制脫硫塔進漿量和出漿量。密度計和pH計安裝在避開側(cè)攪拌器和氧化風(fēng)管的位置，同時通過定時沖洗密度計和pH計，保證探頭干凈無漿液聚集，保證儀表輸出數(shù)值準(zhǔn)確可靠。當(dāng)窯系統(tǒng)工況變化較大時，脫硫系統(tǒng)能夠自動調(diào)整運行參數(shù)，避免SO2排放濃度超標(biāo)。

2.3 循環(huán)泵開停智能化

水泥生產(chǎn)線中的石灰石含硫量波動較大，工藝系統(tǒng)在生料磨開停時也會造成脫硫塔入口SO2濃度變化，這些波動將導(dǎo)致循環(huán)泵實際運行數(shù)量發(fā)生變化。當(dāng)脫硫塔入口SO2含量偏低時，僅需運行一臺循環(huán)泵；當(dāng)脫硫塔入口SO2偏高時，可能需同時運行四臺循環(huán)泵。實施循環(huán)泵智能化開停技術(shù)后，即可根據(jù)脫硫塔進口SO2濃度，自動控制循環(huán)泵的開停數(shù)量，降低脫硫系統(tǒng)能耗。

2.4 除霧器清洗智能化

常規(guī)水泥生產(chǎn)線濕法脫硫系統(tǒng)中，脫硫劑普遍采用窯尾窯灰為原料，但窯灰雜質(zhì)含量高，容易導(dǎo)致除霧器堵塞。常規(guī)的除霧器邏輯控制程序采用單一的定時清洗或固定模塊化分層清洗，這種控制程序沒有考慮每層的除霧器壓差差異、堵塞情況差異和吸收塔內(nèi)的水平衡。新開發(fā)的智能化除霧器清洗技術(shù)是一種考慮除霧器壓差并實行分層沖洗的控制技術(shù)，在保證脫硫塔液位和脫硫系統(tǒng)水平衡的前提下，能智能化清洗除霧器，保證除霧器除霧效率，杜絕除霧器堵塞，保證出塔粉塵的達標(biāo)排放。

2.5 邏輯程序等級智能化

所有邏輯程序都有優(yōu)先判定等級和保護等級，以保障系統(tǒng)程序安全可靠。脫硫系統(tǒng)智能化控制程序分為優(yōu)先控制、順序控制和保護控制3個控制程序。這些控制程序保護著脫硫塔的電機設(shè)備和整個脫硫系統(tǒng)，但有些程序往往會因?qū)に囘^程分解不細(xì)致或疏忽，導(dǎo)致出現(xiàn)程序誤判或錯判，或者出現(xiàn)兩種程序相互排斥的現(xiàn)象。新開發(fā)的脫硫智能化控制系統(tǒng)判定準(zhǔn)確，邏輯程序嚴(yán)謹(jǐn)，運行可靠。

3 實際應(yīng)用效果

以某生產(chǎn)線窯尾煙氣石灰石-石膏法脫硫項目（7 500t/d）為例（圖4），脫硫系統(tǒng)處理煙氣量為1 120 000m3/h（標(biāo)），脫硫系統(tǒng)入口煙氣含硫濃度為800～2 500mg/m3（標(biāo)）。經(jīng)過脫硫后：

圖4 某生產(chǎn)線濕法脫硫自動化運行參數(shù)曲線圖

（1）主煙囪的SO2排放濃度穩(wěn)定控制在＜50mg/m3。該系統(tǒng)每年減少SO2排出量：1 120 000×（2 500-50）×360×24=23 708t/年。

（2）出塔粉塵排放濃度控制在＜10mg/m3，無石膏雨造成粉塵超標(biāo)的現(xiàn)象。

（3）石膏含水率控制在＜15%。

實踐證明，該系統(tǒng)智能化程度高，運行穩(wěn)定，成熟可靠。

4 結(jié)語

目前此智能化控制系統(tǒng)已應(yīng)用于多條水泥生產(chǎn)線石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)，取得了很好的社會效益和經(jīng)濟效益。

（1）水泥工業(yè)石灰石-石膏濕法煙氣脫硫智能化控制系統(tǒng)確保了脫硫系統(tǒng)高效穩(wěn)定運行，對清潔生產(chǎn)和環(huán)境保護意義重大。

（2）節(jié)省人力資源。

（3）脫硫系統(tǒng)生產(chǎn)的脫硫石膏品質(zhì)穩(wěn)定，對水泥磨系統(tǒng)有積極意義。

（4）可根據(jù)脫硫塔入口SO2濃度智能化控制循環(huán)泵開啟臺數(shù)，節(jié)省能耗。