通過自控優(yōu)化實(shí)現(xiàn)脫硫系統(tǒng)節(jié)能減排可行性研究

王 偉 崔騰旭 禹泓洋

國能集團(tuán)寧夏煤業(yè)集團(tuán)有限公司煤制油分公司儀表管理中心 寧夏 銀川 750411

引言

隨著國家對(duì)鍋爐出口煙氣環(huán)保參數(shù)排放指標(biāo)要求越來越高,為達(dá)到正常生產(chǎn)過程中脫硫排放達(dá)標(biāo),必須通過對(duì)現(xiàn)有脫硫工藝進(jìn)行優(yōu)化,以及基于現(xiàn)有設(shè)備對(duì)控制策略進(jìn)行優(yōu)化與完善。

1 脫硫工藝技術(shù)

1.1 循環(huán)流化床法脫硫：該技術(shù)的原理為石灰粉經(jīng)過石灰干消化器消化后進(jìn)入兩級(jí)串聯(lián)旋風(fēng)筒,其中一級(jí)旋風(fēng)筒中較大顆粒返回消化器中繼續(xù)消化,部分極細(xì)小消石灰從二級(jí)旋風(fēng)筒上部直接進(jìn)入吸收塔,消石灰倉中消石灰以干態(tài)的形式從倉室以一定的控制速度送入吸收塔。

1.2 氨法脫硫：氨法煙氣脫硫技術(shù)是世界上商業(yè)化應(yīng)用的脫硫方法之一。該工藝既可高效脫硫又可以部分脫除煙氣中的氮氧化物,副產(chǎn)物為硫酸銨,實(shí)現(xiàn)資源回收利用,是控制酸雨和二氧化硫污染最為有效和環(huán)保的濕法煙氣脫硫技術(shù)。

本文就氨法脫硫技術(shù)研究如果通過自控回路優(yōu)化實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的研究。

2 問題分析

2.1 本項(xiàng)目實(shí)施基于氨法脫硫技術(shù),鍋爐出口原煙氣經(jīng)過脫硫塔進(jìn)行脫硫處理后通過煙囪排放至大氣,主要環(huán)保控制指標(biāo)為SO2低于35 mg/Nm3,DUST低于10 mg/Nm3,氨逃逸(NH3)低于8 mg/Nm3。以上環(huán)保參數(shù)測(cè)量值取自脫硫出口Cems取樣分析儀,脫硫入口煙氣經(jīng)過脫硫塔反應(yīng)過程為“液氨-循環(huán)槽-吸收塔-反應(yīng)-凈煙氣測(cè)量”,該反應(yīng)滯后性大,常規(guī)PID控制無法及時(shí)、穩(wěn)定的控制被測(cè)變量SO2的含量,或者因過分追求脫硫效率而導(dǎo)致氨逃逸現(xiàn)象頻發(fā)。

2.2 脫硫效率計(jì)算過程中需要精準(zhǔn)測(cè)量鍋爐煙氣中所含SO2含量,進(jìn)而得出所需噴氨量,煙氣流量的測(cè)量至關(guān)重要。脫硫塔煙氣流量是根據(jù)煙氣流速、壓力等參數(shù)計(jì)算得出,若以上任一測(cè)點(diǎn)存在測(cè)量問題時(shí),導(dǎo)致理論加氨量測(cè)量不準(zhǔn),進(jìn)而導(dǎo)致PID控制輸出存在偏差。

3 解決方案

3.1 自調(diào)系數(shù) 原控制邏輯只根據(jù)脫硫出口SO2實(shí)時(shí)測(cè)量值進(jìn)行分段,并根據(jù)SO2測(cè)量值的變化率來設(shè)定自調(diào)系數(shù)?，F(xiàn)控制邏輯修改為根據(jù)SO2設(shè)定值來分為三段：

第一段,當(dāng)SO2測(cè)量值小于設(shè)定值時(shí),自調(diào)系數(shù)根據(jù)累計(jì)時(shí)間自動(dòng)減小自調(diào)系數(shù)(每120秒減少0.02),該邏輯修改目的為防止SO2含量在較低時(shí)供氨過量導(dǎo)致氨逃逸。

第二段,根據(jù)SO2測(cè)量值的變化率來設(shè)定自調(diào)系數(shù),不同變化率對(duì)應(yīng)不同自調(diào)系數(shù)(先增后減),保證整個(gè)控制過程的及時(shí)性,通過SO2變化速率提前判斷所需供氨量大小,避免超調(diào)或調(diào)節(jié)不及時(shí)。

第三段,當(dāng)SO2測(cè)量值大于設(shè)定值+10 mg/m3時(shí),相比較于第二段自調(diào)系數(shù)取值,相同SO2變化率的情況下,加大對(duì)應(yīng)自調(diào)系數(shù)取值,該邏輯目的為SO2含量較高時(shí)供氨及時(shí),防止SO2超標(biāo),預(yù)設(shè)可接受報(bào)警值,并提前增加供氨量。

3.2 理論加氨修正系數(shù) 原控制邏輯中,理論加氨修正系數(shù)可由工藝人員手動(dòng)設(shè)置?，F(xiàn)邏輯修改為固定值,工藝人員無法設(shè)置,消除工藝手動(dòng)干預(yù)PID自動(dòng)調(diào)節(jié),導(dǎo)致自動(dòng)無法正常跟蹤的問題。

3.3 煙氣流量 原控制邏輯中,理論加氨量根據(jù)原煙氣流量計(jì)算,脫硫塔煙氣流量是根據(jù)煙氣流速、壓力等參數(shù)綜合計(jì)算得出。常規(guī)儀表及分析儀表或多或少存在部分問題,導(dǎo)致煙氣流量無法準(zhǔn)確測(cè)量,為消除某些鍋爐脫硫裝置該問題,現(xiàn)邏輯修改為根據(jù)鍋爐負(fù)荷線性折算得出相應(yīng)工況下煙氣流量。

4 結(jié)論

4.1 成果 通過以上脫硫噴氨自動(dòng)控制策略的修改,以及修改供氨調(diào)節(jié)閥內(nèi)件后,調(diào)節(jié)閥可控區(qū)域大大提高,筆者對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施效果進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間數(shù)據(jù)及歷史趨勢(shì)的收集,保證脫硫出口SO2小時(shí)平均值基本不超標(biāo)(40 mg/m3)。

4.2 經(jīng)濟(jì)效益分析 脫硫供氨調(diào)閥投用自動(dòng),大大降低人工操作頻次,凈煙氣氨逃逸或SO2超標(biāo)現(xiàn)象發(fā)生頻次降低,降低液氨消耗,按照單臺(tái)鍋爐每小時(shí)平均節(jié)省液氨消耗80 Kg計(jì)算,正常8臺(tái)鍋爐運(yùn)行一天節(jié)省液氨消耗15噸左右,一年節(jié)省液氨消耗4500多噸,約合人民幣1100多萬,且脫硫出口排放滿足國家環(huán)保排放要求。