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(xué)（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(jù)所使用脫硫劑類型的不同，介紹了相應(yīng)工藝方案的優(yōu)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(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)方案，望引起關(guān)注。

[關(guān)鍵詞]燃煤鍋爐；煙氣脫硫；工藝技術(shù)；自動控制

當前整個社會正面臨著非常嚴重的環(huán)境污染問題，由環(huán)境污染所帶來的一系列危害受到了各方人員的關(guān)注與重視，并已經(jīng)對經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生了不利影響。其中，酸雨作為危及人體健康，產(chǎn)生嚴重社會影響的環(huán)境問題之一，與人類工業(yè)化生產(chǎn)中所使用的煤、石油等燃料有密切關(guān)系，這些燃料經(jīng)過充分燃燒所產(chǎn)生的硫氧化物以及氮氧化物成分在大氣中經(jīng)過復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，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(yè)領(lǐng)域中脫除硫氧化物作為有效的一項工藝技術(shù)，應(yīng)用范圍非常廣泛，且脫除效率理想，故得到了非常深入的應(yīng)用。目前，國內(nèi)外對煙氣脫硫技術(shù)的發(fā)展趨勢主要為更高的脫硫效率、更先進的技術(shù)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(yīng)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(shù)，在實際應(yīng)用中，本工藝具有技術(shù)經(jīng)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(yīng)性好的優(yōu)勢，但其結(jié)構(gòu)比較復(fù)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(chǎn)品，容易對環(huán)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(chǎn)生二氧化硫后反應(yīng)產(chǎn)物的溶解度高，不會出現(xiàn)過飽和結(jié)晶成分，但其運行費用較高是導(dǎo)致該工藝現(xiàn)階段難以廣泛推行的主要局限。

2、煙氣脫硫工藝自控設(shè)計分析

本系統(tǒng)實現(xiàn)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(diào)節(jié)罐中，經(jīng)過攪拌機充分攪拌并與水形成混合反應(yīng)，產(chǎn)生具有一定濃度的堿液。這部分堿液通過噴液泵的操作經(jīng)過加壓處理后傳輸至噴嘴內(nèi)，在此基礎(chǔ)之上通過壓縮空氣進行霧化處理，噴入捕集進化器筒內(nèi)，使其與鍋爐煙氣充分混合，在接觸與傳質(zhì)的處理后實現(xiàn)對二氧化硫成分的吸收。

在構(gòu)建煙氣脫硫工藝自動控制系統(tǒng)的過程當中，本工藝廢液罐（堿罐）均設(shè)置有專門的液位顯示計，液位顯示計能夠?qū)⑺O(jiān)測到的液位信號傳輸至液位儀內(nèi)，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(nèi)，當廢液罐（堿罐）內(nèi)部液位達到極限水平后，繼電器單元自動轉(zhuǎn)入動作狀態(tài)，使罐底電磁閥轉(zhuǎn)入開啟狀態(tài)，進而送出堿液，直至液位達到最低水平后電磁閥可自動關(guān)閉。在這一過程當中，罐繼電器單元可同時接收到相應(yīng)的信號，若堿液液位不在低位狀態(tài)，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(guān)閉堿罐底部的電磁閥，同時打開廢液罐電磁閥，恢復(fù)由廢液罐供堿。所供應(yīng)堿液通過加堿泵處理后傳輸至調(diào)節(jié)罐內(nèi)并與水進行混合反應(yīng)。調(diào)節(jié)罐內(nèi)所設(shè)置的PH探頭能夠?qū)?nèi)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(zhuǎn)數(shù)字的方式加以直觀顯示。進一步可將檢測信號調(diào)整為電流（電流大小在4.0mA~20.0mA范圍內(nèi)）形式傳輸至PID調(diào)節(jié)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(xiàn)對加堿泵以及加堿液速度的調(diào)節(jié)控制。

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

系統(tǒng)整體構(gòu)成如下圖所示（見圖1）。

1）軟件界面設(shè)計：本工藝系統(tǒng)自動控制的實現(xiàn)應(yīng)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(xiàn)均搭建在PLC人機界面的基礎(chǔ)之上完成。

2）設(shè)備選型：本工藝系統(tǒng)自動化控制所使用環(huán)境相對比較惡劣，因此設(shè)備選型中應(yīng)當盡可能的選擇質(zhì)量可靠且性能優(yōu)良的品牌產(chǎn)品。具體選型如下：1）變頻器選型為FVR-E93，生產(chǎn)廠家為日本FUJI；2）液位計選型為PXW7BEY2，生產(chǎn)廠家為日本FUJI；3）可編程控制器選型為DVP-20EX，生產(chǎn)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(chǎn)廠家為日本FUJI；5）PH計選型為P33AINN，生產(chǎn)廠家為德國BURKERT；6）電磁閥選型為1067，生產(chǎn)廠家為德國BURKERT。

3、結(jié)束語

在現(xiàn)代工業(yè)化進程的背景作用之下，人類生存環(huán)境受到了非常嚴峻的挑戰(zhàn)，酸雨作為影響社會環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的關(guān)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(yīng)用有著非常深入的現(xiàn)實意義與價值。本研究中將煙氣脫硫工藝應(yīng)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(zhì)硫的研究[J].中國電機工程學(xué)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(jiān)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(huán)境科學(xué)與技術(shù),2010,33(2):135-137.