對火力發(fā)電廠實施煙氣脫硫FGD(Flue Gas Desulphurization)是控制二氧化硫污染最有效的方法之一。煙氣脫硫技術(shù)主要有石灰石－石膏濕法、鎂法、鈉法、海水法等。其中石灰石－石膏濕法以其脫硫效率高，投資省，易控制，操作穩(wěn)定以及適用于高中低硫煤等優(yōu)點得到廣泛應(yīng)用。國家電力公司已將石灰石－石膏濕法脫硫工藝確定為火電廠煙氣脫硫的主導(dǎo)工藝。
煙氣由原煙氣通道進入吸收塔內(nèi)向上流動,被向下流動的石灰石漿液滴以逆流方式所洗滌.石灰石漿液滴則是通過噴漿層噴射到吸收塔中,將SO 、SO 、HCI和HF分離,與此同時生成石膏(CaSO .2H O)作為主要產(chǎn)品,并消耗作為吸收劑的石灰石.用作補給劑量而添加的石灰石進入吸收塔循環(huán)泵入口,與收集池的石膏漿液混合,通過循環(huán)泵將混合漿液向上輸送到吸收塔中.吸收塔收集池中的pH值通過注入石灰石進行控制,使其在5.8~6.2之間.如果在吸收塔中,石灰石漿液已經(jīng)轉(zhuǎn)化為石膏,則通過石膏漿液泵將其打入脫水站.通過分配器,石膏或者被送到漿液罐,或者再循環(huán)回到吸收塔中.

    在洗氣區(qū)域中,煙氣冷卻至飽和溫度,被來自再循環(huán)漿液中的水蒸汽所飽和.經(jīng)過凈化處理的煙氣流經(jīng)臥式除霧器,在此處將清潔煙氣中所攜帶的漿液微滴除去.除霧器按照程序自動地進行沖洗.在吸收塔出口處,煙氣被冷卻且為水蒸汽所飽和.在蒸汽再熱器(SR)中,煙氣被循環(huán)于管內(nèi)的大量蒸汽加熱到80度以上.最后,潔凈煙氣通過潔凈煙氣通道進入煙囪。

一、系統(tǒng)構(gòu)成

    本套煙氣脫硫項目采用新華控制工程有限公司的DCS控制系統(tǒng)XDPS-400（XinHua Distributed Processing System-400+），實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、模擬量調(diào)節(jié)、順序控制、電氣系統(tǒng)控制等。

    新華分散型控制系統(tǒng)XDPS-400+是一套融計算機、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫和自動控制技術(shù)為一體的工業(yè)信息技術(shù)系列產(chǎn)品，可以構(gòu)成各種獨立的控制系統(tǒng)、分散控制系統(tǒng)DCS、監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（SCADA），系統(tǒng)的模塊化設(shè)計、合理的軟、硬件功能配置和易于擴展的能力，能廣泛用于各種大、中、小型電站的分散型控制、發(fā)電廠自動化系統(tǒng)、電網(wǎng)自動化系統(tǒng)以及鋼鐵、化工、造紙、水泥等工業(yè)生產(chǎn)過程控制。 

    1.1 脫硫DCS的系統(tǒng)架構(gòu)

    XDPS-400+系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)在設(shè)計上遵循實時、可靠、先進、開放、易維護等基本原則而進行的。圖1是本工程的 XDPS-400+系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)布置圖。

    XDPS-400+系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)分如下幾個部分：

    (1) RTFNET：冗余、容錯、高速實時、雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)，是系統(tǒng)的實時通訊主干網(wǎng)，是DPU、MMI等設(shè)備連接在一起的網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成一個完整的分布式控制系統(tǒng)。并使各過程數(shù)據(jù)成為整個系統(tǒng)共同的資源，是實時數(shù)據(jù)交換的高速公路。

    (2) INFNET：信息網(wǎng)，所有的MMI站均可是信息網(wǎng)上的一個節(jié)點，實現(xiàn)資源數(shù)據(jù)共享。

    在XDPS中，掛接在高速公路上的設(shè)備主要有以下幾種設(shè)備：

    DPU（Distributed Processing Unit）：分布式處理單元，用于過程控制、監(jiān)視、實現(xiàn)物理位置分散、監(jiān)控功能分散的主要硬件設(shè)備。DPU 實行冗余配置，它以高性能處理器為核心。能進行多種過程控制運算處理，并通過冗余以太網(wǎng)（10Mbps）I/O 總線與 I/O 站相連接獲取信息，控制現(xiàn)場設(shè)備，每個 I/O 站由兩塊冗余站控制模件（BC-NET）來進行該站的 I/O 模件的數(shù)據(jù)調(diào)度。

    MMI（Man Machine Interface），人機接口站，用于過程監(jiān)視，操作記錄等功能。

    XDPS-400+人機接口系統(tǒng)在功能劃分上一般有以下幾種：

    OPU（Operate Processing Unit）操作員站，完成操作人員的各種監(jiān)視操作等。

    ENG（Engineer unit）工程師站，完成對系統(tǒng)組態(tài)維護等。

    HSU/LOG（Historical Store Unit/LOG）歷史數(shù)據(jù)記錄站，用于歷史數(shù)據(jù)的記錄存儲、事件數(shù)據(jù)的記錄存儲、報表等。
    在本項目中 HSU 與平日應(yīng)用不多的 ENG 站合并為一站。

    在應(yīng)用中以上所有站點在 XDPS-400+中都可做到相互熱備用，通過授權(quán)任何一個站都可以升級為工程師站。

二、控制功能

    電廠燃煤機組煙氣脫硫工程主要的FGD閉環(huán)控制回路包括升壓風(fēng)機入口壓力控制、出口 SO  濃度控制系統(tǒng)、吸收塔漿液濃度控制、石膏旋流子啟動數(shù)量控制、石膏旋流站入口壓力控制等。

    2.1 升壓風(fēng)機入口壓力控制

    在鍋爐引風(fēng)機出口至煙囪處加裝煙氣脫硫裝置后，整個煙氣脫硫裝置增加了約 3KPa 的煙氣阻力，單靠原有鍋爐引風(fēng)機不足以克服該阻力，需增加升壓風(fēng)機。而我們在設(shè)計時應(yīng)考慮到無論脫硫系統(tǒng)投入與否，其對鍋爐煙道應(yīng)是無干擾的，即在旁路煙氣擋板打開或關(guān)閉時應(yīng)盡可能做到對引風(fēng)機出口處壓力影響最小，同時保證合適的煙氣流速，使得吸收塔內(nèi)的氣液相間傳質(zhì)。為實現(xiàn)該目標(biāo)，要求對升壓風(fēng)機入口壓力進行控制，保證旁路煙氣擋板前后煙氣壓力差為零。控制回路如圖2所示：

    2.2 出口 SO  濃度控制系統(tǒng)

    為保證脫硫效率，吸收塔出口SO  濃度應(yīng)保持在某一定值附近，而 SO 的脫除率與吸收塔內(nèi)的 CaCO 的質(zhì)量、漿液的 PH 值是直接相關(guān)的。通過計算出的CaCO 的理論值，然后根據(jù)漿液的PH值對其進行校正，得出在該負荷下所需的 CaCO 量，控制石灰石漿液供給閥的開度。

    理論所需的CaCO 量按下面公式計算:

    W(CaCO )=(SO 濃度)×(SO 流量) ×(脫硫效率) ×(Ca/S)÷(石灰石純度) ÷(石灰石漿液濃度)

    同時根據(jù)鍋爐負荷的變化,綜合考慮脫硫效率的要求和運行成本，通過改變漿液循環(huán)泵數(shù)量來達到改變L/G比（液氣比）的目的，從而提高FGD的脫硫效率，運行人員對該數(shù)量進行調(diào)整。

    2.3石灰石漿液流量控制

    循環(huán)漿液的pH值與脫硫效率及鈣利用率緊密相關(guān)。當(dāng)pH值過高時，有助于脫硫劑對二氧化硫的吸收，但會導(dǎo)致溶液中SO 和CO 離子濃度的相對增加，降低脫硫劑活性，由此降低了鈣利用率；相反，如果pH值過低，雖然有助于脫硫劑的溶解，以及較高鈣利用率的實現(xiàn)，但系統(tǒng)脫硫率低。因此在正常運行時，通過調(diào)節(jié)石灰石漿液至吸收塔調(diào)節(jié)閥的開度，調(diào)節(jié)進入吸收塔的石灰石流量，最終將pH值控制在5.8~6.2之間，脫硫率在90％～95％之間變化。其工作原理如圖3。

    2.4循環(huán)泵系統(tǒng)

    循環(huán)泵將石灰石漿液向上輸送到吸收塔中，通過噴嘴進行霧化，使氣體和液體得以充分接觸，達到最佳脫硫效果。每個泵均與其各自噴漿層相連接，泵的數(shù)量取決于煙氣中的含硫量，其本身也是鍋爐負荷和煤中含硫量的函數(shù)。本套系統(tǒng)中設(shè)有2層噴漿層、2個循環(huán)泵。正常情況下，2臺循環(huán)泵都運行。當(dāng)一臺泵出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)仍能保持運行。2臺循環(huán)泵都出現(xiàn)故障時，必須關(guān)閉系統(tǒng)以保證安全。

三、結(jié)束語

    本套FGD系統(tǒng)已正式投入運行，所有模擬量調(diào)節(jié)、順控邏輯均為自動控制，所有聯(lián)鎖保護均自動，全部實現(xiàn)自動控制。通過應(yīng)用DCS系統(tǒng)，使得運行人員能方便地控制各種參數(shù)，操作簡單，確保了系統(tǒng)穩(wěn)定運行，提高了系統(tǒng)地安全性，降低了運行人員的勞動強度，提高了工作效率。

參考文獻:

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