电厂脱硫装置自动化控制系统论述

电厂脱硫装置自动化控制系统论述

Summary：随着我厂脱硫系统超低排放改造，为保证系统参数稳定。便于操作控制，进行脱硫系统供浆自动设计。脱硫吸收塔控制电石渣浆液的进入量，来调整塔内循环浆液的PH值，循环喷淋的浆液与烟气反应（二氧化硫与石灰石反应生成无害石膏）降低烟气中二氧化硫到合格排放标准。脱硫工艺自动化控制中，石灰石浆液流量、PH值、二氧化硫是最重要的工艺控制指标。实现自动化控制，可提高工艺控制品质，减轻人员频繁操作疲劳度，避免因人员操作失误而导致的环保超标事故。Keys：超低经济排放、串级加前馈、调节惯性、突破传统、趋势判断、脉冲调节、供浆、电石渣浆液、自动控制、分配。引言电厂在日常生产过程中，需要对所需要的煤炭材料燃烧产生烟气废弃物中的二氧化硫进行脱硫处理，其中我厂采用化工生产废物电石渣一石膏湿法脱硫是当前我电厂采用的效率最的脱硫工艺。通过情况下，锅炉烟气湿法脱硫也是一种应用比较广泛的脱硫技术，湿法脱硫采用向脱硫吸收塔内供应脱硫剂（电石渣浆液），经浆液循环泵送入喷淋层雾化与锅炉烟气进行逆向接触反应，烟气中的SO2、SO3、HCL、HF等酸性成分被吸收，再连续流经1层管式除雾器3层屋脊式除雾器而除去所含雾滴。经洗涤和净化的烟气流出吸收塔，通过净烟道进入烟囱排放。1、概述脱硫超低排放改造后，二氧化硫控制指标范围更窄，控制要求提高，连续性供浆可实现对二氧化硫超低排放的自动控制，供浆调节门连续性调节主要控制浆液的PH值稳定在一个经济指标值内。从而间接使浆液与烟气中二氧化硫反应比较经济（加浆太多，浆液ph值偏高，二氧化硫浓度值趋近于零，不太经济；加浆太少，浆液ph值偏低，二氧化硫浓度值超标高于35mg/m3）。最终使吸收塔系统平稳可靠地控制烟气中二氧化硫的超低经济排放。2.我厂脱硫系统二氧化硫浓度自动控制算法结构我厂脱硫超低排放改造后，结合工艺要求，安装选型了一款陶瓷球阀，需要实现连续供桨。生产领导提出了二氧化硫控制投入自控的需求，脱硫工艺并不繁琐，但工况恶劣，系统常出现扰动，比如浆液品质恶化，原烟气浓度不稳定，阀门流量特性非规律性，单一地控制PH值，因化学反应有滞后性，工况稍不稳定，PH值就超标；单一地控制二氧化硫，更是行不通，因为脱硫工艺本来就是通过控制浆液的PH值来间接控制二氧化硫浓度在指标范围之内。怎么弄呢？反复的试验，最终确定下控制模式:串级加前馈的控制模式(主调浆液PH值，副调浆液流量，前馈加入二氧化硫浓度变化的前馈)。如下图：这种模式解决了单一调整PH值的滞后性，并能根据浆液流量的大小反馈快速调整调门的开度，避免进浆量忽大忽小，PH值控制不住的尴尬。当然这一切必须整定好调节器的P.I.D参数；二氧化硫的浓度变化超过25mg/m3，调整二氧化硫的调节器输出作为前馈叠加到串级调节输出上，增加供浆量，当二氧化硫浓度超过33mg/m3，停止串级调节，二氧化硫调节器单独输出，避免串级调节器反调抵消二氧化硫调节器作用。理论上按照这样的控制逻辑去调试，会通过前馈的快速反应能力，及时抑制二氧化硫浓度增高的趋势。3.我厂脱硫系统二氧化硫浓度投入自动控制实践分析实践应用中，因在线分析仪器测量的二氧化硫浓度有时是个虚高值，当二氧化硫浓度长起来之后，浆液PH值并没有下降的趋势，这时多加进去浆液，就会导至串级控制器震荡，浆液PH值忽大忽小，自控控制失效。如下图（此图为传统自动算法控制的曲线）：图中棕黄线就是二氧化硫浓度曲线，当浓度升高时，白色的阀门曲线上升并持续在56%阀位上，当二氧化硫浓度曲线下降时，因加浆太多，浆液PH值（红色的曲线）持续升高，白色的阀门曲线下降并持续在20%阀位上，这样一个工况干扰，浆液PH值就忽高忽低，自控曲线震荡，自动控制失效。怎么控制才能更有效？这是二氧化硫实现自控最难的地方，尝很过很多方法，多次地询问脱硫专工，运行班长，他们遇到这样的工况该怎么调？仔细分析问题所在，就是怎样解决当二氧化硫浓度增高时，如何判断是不是虚高值。如下图（此图为重新设计自动控制算法的曲线）：图中棕黄线就是二氧化硫浓度曲线，当浓度升高时，但自控逻辑算法判断此时为虚高值，白色的阀门曲线并未响应上升，反而下降去调整浆液中偏高的PH值（红色曲线）。该怎样解决二氧化硫调节器加浆调节惯性（调节算法输出增大后，需要减小时反应滞后，不能满足操作人员的趋势判断，迅速关阀门至小阀位）问题。这需要突破传统的自控逻辑算法设计，当调节器增加输出时，自控算法判断二氧化硫浓度有下降趋势，迅速归零二氧化硫调节器的输入，让输出大幅减小，快速关门到小阀位，及时大幅减小供桨量，减小对串级系统的冲击，稳定浆液PH值。另外在自控逻辑算法中增加二氧化硫浓度增趋势判断设计，浆液PH浓度减趋势判断设计，最终实现当真实的二氧化硫浓度高时，通过二氧化硫调节器快速准确加浆，当二氧化硫浓度有下降趋势时，及时关小阀位，保证串级控制系统的稳定，浆液PH值不会出现大幅波动。通过实践应用，当二氧化硫浓度增高时，通过所设计的逻辑，准确地实现了实时脉冲式开关门的效果，有效地控制了加浆量。如下图（此图为重新设计自动控制算法的曲线）：图中棕黄线就是二氧化硫浓度曲线，当浓度升高时，自控逻辑算法判断此时二氧化硫浓度真实升高，白色的阀门曲线快速响应上升；当浓度升高后，自控逻辑算法判断有下降趋势，白色的阀门曲线迅速拉低。往复这样几次脉冲调节，精准地控制进浆量，浆液PH值（红色曲线）没有出现大幅波动。经过实践证明，这种自控逻辑的设计，可有效地适应脱硫塔内不稳定的工况，稳定地投入二氧化硫自控。如下图（此图为重新设计自动控制算法的曲线）：图中棕黄线就是二氧化硫浓度曲线，当浓度保持在25mg/m3以下时，自控算法只调整浆液PH值，白色阀门曲线不在响应棕黄线二氧化硫浓度曲线的变化。5、结语以上阐述的自控逻辑算法，可有效地为运行操作提供更加安全可靠的经济运行手段，粗略统计，自控运行模式与手动调整模式相比，每天可节约30T成品浆液，能比较平稳地控制住吸收塔内浆液的PH值。最终实现二氧化硫的超低经济排放的自动控制。Reference[1]王森，张广文，蔡井刚.燃煤电厂湿法脱硫废水“零排放”蒸发浓缩工艺应用综述[J].陕西电力，2014，42（6）：94-98