分散控制系統(tǒng)在煙氣脫硫自動(dòng)化工程中的應(yīng)用研究

王鈞

摘 要：文章對分散控制系統(tǒng)在煙氣脫硫自動(dòng)化工程中的應(yīng)用的實(shí)際情況進(jìn)行了分析和研究，對脫硫工藝方案的選擇進(jìn)行了介紹，并對煙氣脫硫工藝原理進(jìn)行了研究，還介紹了分散控制系統(tǒng)在脫硫綜合自動(dòng)化工程中的應(yīng)用，這個(gè)系統(tǒng)不僅能夠創(chuàng)造大的經(jīng)濟(jì)效益，而且在環(huán)境的保護(hù)方面做得很好，有利于持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：分散控制系統(tǒng)；煙氣脫硫；自動(dòng)化工程

1 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，燃煤量在逐年增加，由此產(chǎn)生的二氧化硫的排放增加也非常快，據(jù)相關(guān)機(jī)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)，在上個(gè)世紀(jì)90年代我國的煤炭消耗量是10.52億噸，在短短的5年內(nèi)我國的煤炭消耗量就增至12.9億噸，燃煤量的劇增帶來的是二氧化硫排放量的劇增，已經(jīng)達(dá)到了2370萬噸，超過了歐美等國，居于世界首位。根據(jù)國家環(huán)保局檢測的數(shù)據(jù)的分析，我國環(huán)境空氣中二氧化硫超標(biāo)的城市在逐年增加，這對于人民的身體健康的威脅是很大的，國家為了控制因?yàn)槿济簩?dǎo)致的二氧化硫的排放，減少酸雨等情況的發(fā)生，使得城市空氣污染得到控制，使人們的健康得到保護(hù)，國家出臺(tái)了相關(guān)規(guī)定，對二氧化硫的允許排放量和排放濃度進(jìn)行了規(guī)定。鑒于國家規(guī)定的要求，我們可以采用石灰石-石膏濕法工藝并結(jié)合分散控制控制系統(tǒng)，來實(shí)現(xiàn)煙氣脫硫自動(dòng)化系統(tǒng)的技術(shù)改造，這樣可以達(dá)到非常理想效果。

2 石灰石-石膏濕法工藝煙氣脫硫工藝的原理和特點(diǎn)以及工作程序

2.1 石灰石-石膏濕法工藝煙氣脫硫工藝的原理

當(dāng)今，世界上技術(shù)最成熟、使用范圍最廣的脫硫工藝就是石灰石-石膏濕法工藝，任何含硫量的煤種的煙氣脫硫都可以使用這種工藝，而且石灰石-石膏濕法工藝的脫硫效率能夠達(dá)到90%以上。石灰石-石膏濕法工藝采用的脫硫吸收劑是石灰石或者石灰，其價(jià)格便宜而且容易得到，我們首先需要將石灰石進(jìn)行破碎并磨細(xì)，當(dāng)成粉狀后再和水進(jìn)行混合，然后攪拌成吸收漿液。再吸收塔內(nèi)煙氣和吸收漿液進(jìn)行混合，因?yàn)槲諠{液中含有碳酸鈣，煙氣中含有二氧化硫，再加上我們使用鼓汽機(jī)鼓入的氧化空氣，這三種物質(zhì)可以進(jìn)行反映使二氧化硫被脫除，生成反應(yīng)產(chǎn)物石膏。

2.2 石灰石-石膏濕法工藝的特點(diǎn)

石灰石-石膏濕法工藝有以下幾個(gè)特點(diǎn)：①脫硫效率非常高，這種方法的脫硫效率可達(dá)到90%以上，能夠?qū)煔庵写蟛糠值亩趸蛎摮?，而且還可以降低煙氣中的含塵量。②技術(shù)比較成熟，有較高的運(yùn)行可靠性。石灰石-石膏濕法工藝具有很長的發(fā)展歷史，在長時(shí)間的發(fā)展過程中，總結(jié)了許多運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)，不會(huì)出現(xiàn)因脫硫設(shè)備而影響鍋爐運(yùn)行情況的發(fā)生，使用這種工藝的脫硫裝置的投運(yùn)率可以達(dá)到95%以上。③對于煤種的變化有較強(qiáng)的適應(yīng)性，不僅可以適應(yīng)含硫量大于3%的高硫煤，還適應(yīng)含硫量低于1%的低硫煤。④這種工藝使用的吸收劑價(jià)廉容易得到，而且在脫硫后產(chǎn)生的副產(chǎn)物能夠被綜合利用。這種工藝產(chǎn)生的脫硫副產(chǎn)物是二水石膏，二水石膏可以作為緩沖劑在建材產(chǎn)品和水泥的生產(chǎn)過程中使用，將二水石膏進(jìn)行綜合的利用，有利于電廠效益的增加，在一定程度上降低運(yùn)行的成本，還可以降低堆放脫硫副產(chǎn)物的處置費(fèi)用。⑤濕法脫硫裝置有著很高的效率，可以適應(yīng)與未來更嚴(yán)格的環(huán)保要求。

2.3 工作程序

在采用石灰石-石膏濕法工藝作為脫硫的技術(shù)，其使用的系統(tǒng)配置是一爐一塔，分為倆套脫硫的系統(tǒng)，還包含著倆爐共用的部分系統(tǒng)，比如石灰石漿液制備系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)、抽空及漿液拋棄系統(tǒng)、工藝水系統(tǒng)等。煙氣通過鍋爐引風(fēng)機(jī)后的總煙道被引出，在進(jìn)入吸收塔的過程中需要增壓風(fēng)機(jī)升壓輔助的作用，然后煙氣在吸收塔內(nèi)被脫硫凈化，在水霧被除霧器去除后，通過煙囪排入到大氣中，煙囪是接入在主體發(fā)電過程中，在煙道上要設(shè)置旁路擋板門，在出現(xiàn)鍋爐啟動(dòng)和裝置故障停運(yùn)的時(shí)候，煙氣會(huì)有旁路擋板經(jīng)過煙囪排放，如果煙囪處于防腐施工的期間，煙氣會(huì)通過臨時(shí)的煙囪排放，石灰石粉作為脫硫劑，在將石灰石制成吸收漿液后補(bǔ)充到吸收塔內(nèi)，完成對煙氣的脫硫。在經(jīng)過脫硫后產(chǎn)生的副產(chǎn)品石膏漿液會(huì)從吸收塔漿液池中泵出，再次進(jìn)行倆級脫水的過程后，就會(huì)得到石膏，其含水量低于10%，我們將石膏進(jìn)行儲(chǔ)存，在達(dá)到一定數(shù)量后用卡車運(yùn)至廠外，進(jìn)行綜合的利用。

3 分散控制系統(tǒng)的特點(diǎn)

分散控制系統(tǒng)比傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)具有以下的特點(diǎn)：

3.1 運(yùn)算的速度快

因?yàn)榉稚⒖刂葡到y(tǒng)采用的是獨(dú)立架構(gòu)的設(shè)計(jì)，而且其使用的處理芯片也非常強(qiáng)大，這樣使這個(gè)系統(tǒng)的控制周期可以非?？?，有可能達(dá)到50ms，脈沖的輸出量也很快，可能達(dá)到10ms。而常規(guī)系統(tǒng)的控制器一般都沒有這么快，只能達(dá)到250ms。

3.2 操作響應(yīng)速度快

分散控制系統(tǒng)的操作響應(yīng)周期短，控制網(wǎng)絡(luò)高達(dá)100Mbps，所以其具有非?？斓牟僮黜憫?yīng)速度。

3.3 可靠性高

在分散控制系統(tǒng)內(nèi)，每個(gè)機(jī)架都有著冗余的CPU的存在，所以其比傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)有著更分散的功能，其可靠性更高，將分散控制系統(tǒng)應(yīng)用在煙氣脫硫自動(dòng)化工程中，可以使系統(tǒng)芯片的發(fā)熱量降低，而且其對運(yùn)行環(huán)境的要求是很低的，這樣其可靠性就大大增加。

4 控制回路

整個(gè)系統(tǒng)裝置正常運(yùn)行的控制回路，如果系統(tǒng)內(nèi)所有的設(shè)備都可以正常的進(jìn)行運(yùn)行并被控制，那么整個(gè)系統(tǒng)就能自動(dòng)運(yùn)行，下面我們對各個(gè)控制回路以及控制要求進(jìn)行介紹。

4.1 煙氣控制回路

為了使增壓風(fēng)機(jī)的壓力和吸收塔、煙道的阻力時(shí)刻的保持平衡，要求增壓風(fēng)機(jī)的控制回路對增壓風(fēng)機(jī)的葉片角度進(jìn)行調(diào)節(jié)，保持原煙氣的壓力恒定是其主要控制點(diǎn)。

4.2 除霧器

將吸收塔出口的煙氣中的液滴進(jìn)行去除是除霧器的只要功能，因?yàn)橐旱沃泻兄?，如果我們不對除霧器進(jìn)行連續(xù)的沖洗，就會(huì)造成除霧器被石膏堵塞的情況出席，因此在除霧器控制回路中，上層除霧器的沖洗強(qiáng)度低于下層除霧器。保持吸收塔的液位是除霧器的第二個(gè)功能。

4.3 吸收塔內(nèi)漿液密度

吸收塔內(nèi)漿液密度是由吸收塔控制回路的功能來保持的，因?yàn)樵谒Φ男髌鲀?nèi)會(huì)使石膏濃縮，然后被送至水平帶式過濾機(jī)上，如果吸收塔內(nèi)的漿液濃度很高，就會(huì)造成旋流器低流流向帶式過濾機(jī)的情況出現(xiàn)，如果吸收塔內(nèi)漿液的濃度很低，就會(huì)造成旋流器底流返流回吸收塔情況的出現(xiàn)。

4.4 石灰石漿液供漿

為了維持塔內(nèi)漿液的pH值是石灰石漿液供漿控制的目的，如果僅有一個(gè)塔內(nèi)漿液pH參數(shù)來控制供漿量，因?yàn)闈{液在吸收塔內(nèi)的體積很大，會(huì)造成控制調(diào)節(jié)很慢，所以我們要加強(qiáng)前饋調(diào)節(jié)，先測好煙氣入口的參數(shù)，根據(jù)這一參數(shù)計(jì)算石灰石漿液的加入量。塔內(nèi)漿液的PH作為修正，修正量為±20%。

4.5 濾液箱

帶式過濾機(jī)的濾液送到吸收塔或者制漿系統(tǒng)的過程是由濾液泵完成的，濾液泵啟動(dòng)的條件是濾液分離器液位為“高”。

5 結(jié)束語

當(dāng)前控制二氧化硫排放最為有效的技術(shù)手段就是煙氣脫硫技術(shù)，所以研究分散控制系統(tǒng)在煙氣脫硫自動(dòng)化工程中的應(yīng)用對于脫硫技術(shù)的發(fā)展是非常重要的，本文通過對石灰石-石膏濕法工藝煙氣脫硫工藝的原理和特點(diǎn)以及工作程序、分散控制系統(tǒng)的特點(diǎn)、控制回路進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，希望可以對我國脫硫技術(shù)的發(fā)展提供一些幫助。

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