75t/h流化床鍋爐干法脫硫控制系統(tǒng)分析

【摘要】隨著國家對(duì)環(huán)境保護(hù)的日益重視，較少SO2的排放已成為環(huán)境保護(hù)的重要課題，控制燃煤電廠SO2的排放對(duì)大氣質(zhì)量的改善意義重大，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，燃煤電廠脫硫系統(tǒng)的自動(dòng)化控制已日益成熟，在實(shí)現(xiàn)控制SO2排放的經(jīng)濟(jì)性和安全性方面起著重要作用。

【關(guān)鍵詞】脫硫效率；自動(dòng)控制；SO2排放

1、概述

循環(huán)流化床鍋爐石灰石脫硫控制系統(tǒng)由DCS自控系統(tǒng)，PLC模塊，煙氣SO2濃度檢測儀，煙氣流量檢測儀，石灰石流量計(jì)，給料變頻及執(zhí)行器等主要設(shè)備組成?？刂葡到y(tǒng)能根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定值和煙氣中SO2排放濃度值的變化，自動(dòng)調(diào)節(jié)脫硫劑CaCO3添加量，以實(shí)現(xiàn)脫硫劑的自動(dòng)添加，具有SO2排放濃度穩(wěn)定；脫硫效率高，投資及維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。

2、控制系統(tǒng)原理

主要調(diào)試依據(jù)

序號(hào)項(xiàng) 目參 數(shù)單 位

1鍋爐容量75t/h

2鍋爐燃燒效率97%

3爐膛溫度920-1000℃

4排煙量316679 m3/h

5煤樣全硫1.2%

6CaCO3含量85%

7排放標(biāo)準(zhǔn)≤350（mg/N m3）

2.1實(shí)現(xiàn)功能

自控設(shè)計(jì)利用先進(jìn)的DCS硬件系統(tǒng)，重新編程、組態(tài)，實(shí)現(xiàn)滿足脫硫系統(tǒng)穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的功能。在DCS控制系統(tǒng)中，通過單獨(dú)的上位機(jī)組態(tài)畫面，對(duì)脫硫系統(tǒng)進(jìn)行操作控制、重要設(shè)備連鎖控制、顯示現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、安全報(bào)警等。在DCS控制畫面上可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)啟動(dòng)和自動(dòng)啟動(dòng)兩種啟動(dòng)方式，自動(dòng)程序時(shí)，設(shè)備按照設(shè)定好的滿足工藝要求的順序自動(dòng)開啟、停止，給料機(jī)轉(zhuǎn)速根據(jù)SO2濃度變化通過PID調(diào)節(jié)自動(dòng)改變，完成自動(dòng)添加脫硫劑功能。同時(shí)重要的工藝參數(shù)（如羅茨風(fēng)機(jī)電流、羅茨風(fēng)機(jī)出口壓力、給料機(jī)轉(zhuǎn)速、料倉料位高度、SO2濃度等）引至控制室在DCS上位機(jī)上進(jìn)行集中顯示、記錄、報(bào)警和控制。

2.2參數(shù)設(shè)置分析

控制系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置時(shí)，先設(shè)定一個(gè)低于350mg/m3的設(shè)定值，觀察SO2濃度圍繞設(shè)定值變化趨勢，適當(dāng)調(diào)整PID控制模塊中比例、積分、微分的系數(shù)，使SO2濃度變化趨勢圍繞設(shè)定值上下波動(dòng)，使之波動(dòng)范圍上限不超過350mg/m3，下限不至于降得的很低（經(jīng)濟(jì)運(yùn)行），具體PID控制模塊中比例、積分、微分的系數(shù)暫時(shí)設(shè)置分別為：比例系數(shù)0.25，積分系數(shù)150秒，微分系數(shù)3秒。

在滿足設(shè)計(jì)參數(shù)條件下，脫硫系統(tǒng)可以自動(dòng)動(dòng)態(tài)運(yùn)行。為保證SO2濃度不超過350mg/m3的標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)定一個(gè)低于350mg/m3的界定值，當(dāng)SO2濃度低于設(shè)定的界定值時(shí)，卸料器在設(shè)定的轉(zhuǎn)速最低值運(yùn)行；當(dāng)SO2濃度高于設(shè)定的界定值低于350mg/m3時(shí)，卸料器在設(shè)定的轉(zhuǎn)速之間根據(jù)SO2濃度變化自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速；當(dāng)SO2濃度高于350mg/m3時(shí)，卸料器在設(shè)定的轉(zhuǎn)速依最高速50Hz運(yùn)行；通過設(shè)定多個(gè)低于350mg/m3的設(shè)定值測試，觀察SO2濃度曲線與卸料器轉(zhuǎn)速曲線走向趨勢，卸料轉(zhuǎn)速能根據(jù)SO2濃度信號(hào)及時(shí)調(diào)整卸料頻率，曲線走向一致，SO2濃度值在設(shè)定范圍內(nèi)保持動(dòng)態(tài)穩(wěn)定，自控系統(tǒng)達(dá)到功能要求。

2.3運(yùn)行分析

前期調(diào)試，鍋爐負(fù)荷達(dá)到滿負(fù)荷運(yùn)行，鍋爐燃煤量約75t/h，隨機(jī)取煤樣檢測硫份在1.2%左右，投入脫硫系統(tǒng)，經(jīng)過近2個(gè)小時(shí)的運(yùn)行，脫硫劑卸料頻率從18Hz逐步增加到35Hz，SO2排放濃度從3350mg/m3下降至330mg/m3左右，脫硫效率達(dá)到89%左右。

隨著脫硫劑量的增加，鈣硫摩爾比也相應(yīng)增加，在超出2.5后SO2濃度降低的速度呈現(xiàn)減慢的現(xiàn)象，符合脫硫效率與鈣硫摩爾比之間的關(guān)系曲線，鈣硫摩爾比在2.4—3時(shí)，曲線斜率較大，脫硫效率增加速率較快，在超過3以后，曲線的斜率較小趨于平緩，脫硫效率增加速率較慢。若再隨著卸料頻率的增加，風(fēng)機(jī)電流及出口壓力易出現(xiàn)超負(fù)荷運(yùn)行，造成風(fēng)機(jī)電流、出口壓力波動(dòng)較大，處于不穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)，造成脫硫效果不穩(wěn)定，脫硫成本增加，經(jīng)濟(jì)性下降。

為了準(zhǔn)確測試脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行情況及脫硫效率，按照設(shè)計(jì)條件，燃燒含硫量為1.2%以內(nèi)的煤種，燃煤量為75t/h；使鍋爐達(dá)到滿負(fù)荷或接近滿負(fù)荷的狀態(tài)，校正在線監(jiān)測的數(shù)值為真實(shí)值，核對(duì)SO2的原始排放濃度、煙氣量，并用便攜式檢測儀校對(duì)SO2濃度、煙氣量的數(shù)值，原始SO2濃度為3490mg/m3，煙氣量為317000m3/h；對(duì)入爐煤及所用石灰石進(jìn)行檢測化驗(yàn)，做組分分析，入爐煤多次混合采樣化驗(yàn)基硫份，煤種含硫量為1.1%左右，石灰石的純度為81%。在此條件下，對(duì)脫硫系統(tǒng)的整體運(yùn)行效果及自動(dòng)化控制運(yùn)行進(jìn)行整體調(diào)試運(yùn)行，計(jì)算卸料量為9.2t/h，SO2排放濃度從3490mg/m3下降至210mg/m3左右，達(dá)到設(shè)計(jì)要求的SO2排放標(biāo)準(zhǔn)。系統(tǒng)運(yùn)行比較穩(wěn)定。

燃煤含硫量≤1.2%時(shí)，爐內(nèi)噴鈣脫硫效率≥89%，煙氣中SO2的排放濃度≤350mg/m3，鈣硫摩爾比≤2.5。

2.4相關(guān)計(jì)算公式

SO2生成量=燃煤量×煤種含硫量×2×SO2轉(zhuǎn)化率（一般取0.85）

脫硫前SO2排放濃度= SO2生成量÷煙氣量

脫硫效率=（脫硫前SO2排放濃度-脫硫后SO2排放濃度）÷脫硫前SO2排放濃度

石灰石用量=100÷32×鈣硫摩爾比×燃煤量×含硫量×0.85÷石灰石純度

鈣硫摩爾比=32/100×石灰石的量×石灰石的純度/燃煤量×含硫量

3、總結(jié)

影響鍋爐脫硫效果的因素較多，鍋爐燃煤量、煤種含硫量、煙氣量、鍋爐床溫、鍋爐負(fù)荷、石灰石的質(zhì)量、鈣硫摩爾比、鍋爐循環(huán)倍率等都對(duì)脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行產(chǎn)生一定的影響，在調(diào)試運(yùn)行參數(shù)設(shè)置時(shí)，要根據(jù)鍋爐參數(shù)，煤種含硫量，石灰石純度等主要參數(shù)調(diào)節(jié)PID控制模塊中比例、積分、微分的系數(shù)，實(shí)現(xiàn)SO2排放量的有效控制，在達(dá)到國家SO2排放標(biāo)準(zhǔn)的前提下，做到整個(gè)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)、安全運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]京能能源發(fā)展有限公司140t/h鍋爐脫硫系統(tǒng)調(diào)試報(bào)告

[2]江蘇淮安化工75t/h流化床鍋爐脫硫、脫硝控制設(shè)計(jì)說明

[3]干法煙氣脫硫系統(tǒng)的控制要求分析