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试析火电厂脱硫控制系统的设计

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 根据相关的统计数据,我国的二氧化硫年排放量在世界范围内稳居榜首,其中,过半的二氧化硫排放均来自于燃煤电厂。在实际生产过程中,我国控制二氧化硫排放的主要途径就是火电厂的脱硫措施。国家控制二氧化硫排放,有利于减少空气中的二氧化硫含量,减少酸雨污染,保护环境,促进人与自然的和谐发展。现阶段,火电厂和工业锅炉都普遍采用脱硫技术,实现了对二氧化硫排放量的控制,通过对控制系统的优化设计,脱硫装置的经济效益和环保效益都不断提高。本文以325MW机组的脱硫控制系统为例,对脱硫控制系统的设计和应用进行了探讨,希望能够起到抛砖引玉的效果。
  一、火电厂脱硫工艺流程、原理及化学反应过程分析
  1.湿法烟气脱硫工艺流程分析
  控制二氧化硫排放共有三个途径,分别是事前、事中和事后控制,而烟气脱硫就是指在燃烧后的事后脱硫控制。在现阶段的实践中,湿法烟气脱硫工艺是控制二氧化碳排放应用最广泛、最有效的途径。在湿法烟气脱硫工艺下,整个脱硫系统包括吸收塔、增压风机、氧化风机、烟气系统、除雾器、排空、工艺水、石膏脱水、石灰石浆液、废水处理等系统,具体的工艺流程如下图1所示。
  2.湿法烟气脱硫系统的吸收原理分析
  吸收液在喷嘴的雾化作用下,进入吸收塔,并分散成细小的液滴附着在吸收塔的断面上,液滴与烟气接触,烟气中的硫化物及HCl、HF均被吸收,通过氧化反应、中和反应等过程,二氧化硫会在氧化区发生变化最终形成石膏。为了确保吸收液的pH值处于恒定状态,并确保石灰石的投入最小化,且能够具有持续性,在吸收塔内部,需要搅拌机和吸收塔循环泵等不停地运作,加快石灰石在浆液中的溶解速率。
  3.湿法烟气脱硫系统的化学反应过程分析
  在强制氧化系统中,主要发生了吸收反应和氧化反应以及中和反应,但是也存在其他污染物的化学反应过程。
  二、火电厂脱硫控制系统简介
  脱硫系统采取分散控制的方式,根据系统本身的工艺特点和规模,保证主机DCS和MIS系统通过以太网接口进行连接和通讯。在两台锅炉的烟气脱硫系统中,分别设置操作员站、工程师站以及不同分系统的控制站和冗余控制总线等。在脱硫控制系统的设计过程中,往往会采取Industrial IT SympHony系统,而系统硬件设计如下表1所示。
  三、脱硫控制系统的设计方案
  在脱硫的单元控制系统和公用系统中,必须包含两个闭环控制回路,控制回路采取手动切换和自动切换相结合控制方式。在反馈信号出现短线等故障时,调节器将自动屏蔽自动切换模式,采用手动控制,从而保证系统的稳定性。
  1.增压风机的静叶控制
  增加风机的作用是对烟气进行增压,实现对烟气脱硫过程的压力损失补偿,对于脱硫系统的稳定运行具有重要意义。而对于增压风机来说,静叶的控制是保证脱硫系统稳定运行的关键环节,是保证脱硫系统处于低能、高效运转的关键。烟气在进入脱硫系统之后,烟气流量的大小是通过增压风机静叶进行调节的。在通常情况下,增加风机会按照前馈+后馈的控制模式进行运转,在此控制模式下,需要将前馈控制函数及补偿系数进行确认和修正,从而保证锅炉侧炉膛的压力处于正常范围内,并将入口烟气流量适当地调大,从而保证合理的压力差,保证系统的稳定运行。
  2.吸收塔pH值控制
  在脱硫系统中,烟气中的二氧化硫会被吸收塔吸收,pH值也会因此而下降,从而使得SO2的吸收效率降低,从而不利于烟气脱硫系统工作效率的提高。为此,在系统的持续运转中,需要通过持续供给石灰石浆液来维系吸收塔内的pH值处于恒定状态。为此,在脱硫控制系统的设计中,需要将pH值测量设计成为冗余,以便提高系统的可靠性。工作人员通过手动的方式将pH值设置为控制信号,从而实现对pH值的控制。
  3.脱硫公用控制系统的设计
  关于这一部分系统的设计,主要包括石灰石粉给料量的和滤饼厚度的控制。在石灰石粉给料量的设计中,需要借助皮带称重给料机构并对其转速进行控制从而实现对石灰石粉给料量的控制。该控制系统采用的是单回路调节,在实践中,将进入浆液箱的工艺水量作为调节的主要标准,并将其以AO输出信号的形式进行传送至称重给料机,并由流量控制箱进行接收,并通过就地控制器来实现对转速的调控,从而调节石灰石给料量。另一方面,关于滤饼厚度的控制方法,在设计过程中将其确定为单回路闭环调节。在石膏进浆量处于定值的情况下,脱水皮带的行进速度是控制点,通过控制保证石膏厚度能够符合要求。在实际控制的过程中,借助控制变频器对皮带脱水机进行转速调节,能够有效控制滤饼厚度。 本文由m.lw54.com提供,毕业论文 网专业代写教育教学论文和毕业论文以及发表论文服务,欢迎光临lw54.com
  结语
  二氧化硫是大气污染的重要原因,越来越引起各界的重视。火电厂脱硫效率的提高,对于保护生态环境意义重大,而脱硫控制系统的设计更是保证脱硫工作持续、稳定运行的关键,必须引起高度重视,不断优化控制系统的设计方案,促进火电厂的节能减排目标早日实现。
  (作者单位:1.内蒙古科技大学;2.神华包头煤化工有限责任公司)