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1、浅析600MW机组脱硫吸收塔自动补浆功能的设计0 引言广东粤电靖海发电有限公司#1、2机组采用石灰石-石膏湿法脱硫系统，设计的烟气量为1870149 Nm3/h，设计处理的SO2浓度不大1500 mg/Nm3，石灰石耗量小于5.2 t/h，设计脱硫石膏产量（含水10%）小于17.4 t/h，脱硫率大于90%。系统采用单元制一炉一塔的模式，设置了三台5722m3/h的循环浆液泵，对应塔内有三层喷淋层，四台浆液搅拌器，石膏排出系统将石膏输送到石膏脱水系统。吸收塔设计安装两支pH计、三个液位计，制浆系统输送来的浆液直接进入吸收塔，通过调门控制补浆量。1 系统概述pH值反映的是吸收塔内部的酸碱度，PH
2、太低，影响吸收塔的出力，造成排放的SO2超标；PH太高，则会增加石膏中的碳酸钙含量，降低石膏的品质，石灰石利用率降低，而且增加了石灰石的投入量，大大增加了脱硫的成本，所以必须有效地把浆液的pH值控制在一定的范围。pH值的变化决定于烟气量（机组负荷）、脱硫入口的SO2浓度、浆液补浆量、浆液质量浓度。在日常的运行中，运行人员需要经常手动调节补浆量来维持吸收塔浆液的pH值，实现吸收塔自动补浆功能，不但能大大降低运行的人员的工作量，还能有效地控制SO2的超排以及产出石膏的质量。2 存在的问题由于pH计测量方式的局限性，测量值经常不能代表吸收塔内浆液的PH值，所以自动补浆功能一直未能实现，要实现自动补浆
3、功能必须提吸收塔pH测量的准确性。我厂原pH计的设计安装图如图1所示，在石膏排出泵的排出管上，增加了一路回流管，回流管上安装有pH计的测量池，浆液在排出泵的压力下，经过测量池后排到吸收塔的排水坑。这样的设计存在一个缺点，在排出泵不运行的时候，则没有浆液流过测量池，无法实时反映吸收塔的实际pH值。在长期的运行中发现更严重的问题，回流管内的残留的浆液不断地累积干凅，造成回流管堵塞，经常需要清理。pH计的电计的表面粘结的浆液干凅后，使pH计内的氯化钾参考溶液与被测溶液交汇的接点堵塞，影响到测量的准确性，后来增加了冲洗水管，但由于多次出现未及时冲洗现象，pH计的准确性还有待提高。3 现场设备的改造经过
4、各种测量方法的调研对比后，决定将PH计改造为直接插入式，如图2所示，在吸收塔1.5米高的位置开孔，焊接不锈钢套管及安装法兰，pH电极直接插入塔内，取消中间的取样环节，减少故障点，同时能不间断的实时反映吸收塔的pH值，两个电极偏差大的现象大大减少。在套管上需要增加一个手动门，主要用于定期校验时隔离系统，防止浆液溢出。改造后，PH计的准确性大幅提高，避免了每次停泵均需要人为冲洗的情况，大大降低的维护量，只需每半个月定期校验一次，对于精度有更高要求的，可以一个星期校验一次，完全到达了实现自动补浆的前提条件。但同时也存在pH电极磨损快的缺点，缩短了pH的寿命。4 常用的控制策略吸收塔的石灰石浆液补充量
5、控制系统一般分为串级控制系统和单回路反馈控制系统。单回路反馈系统中，吸收塔的补浆量只根据pH值来控制，当pH值小于某值时，打开补浆阀到一定的位置，当pH值大于某值时，关小补浆阀到一定的位置，控制回路极其简单，补浆阀不会频繁动作。并且可以设置最小开度值，防止浆液管道在小流量时堵塞的现象。串级控制系统中，脱硫系统的烟气流量、入口SO2浓度、机组负荷作为前馈信号，计算出烟气中所含的SO2总量，根据钙硫比换算出所需要的石灰石的总量，在根据石灰石的密度值换算出石灰石浆液的量，作为副调的前馈信号，以石灰石浆液流量作为副调的PV值，来调节补浆调节阀的开度，通过pH值的校正回路（主调）微调补浆量。串级调节系统
6、能有效地消除内扰造成的流量波动的现象，改善调节特性，加快调节速度，但是前提是各变量必须测量准确。5 控制逻辑的优化经过分析及查阅运行人员日常的补浆操作，以及测量浆液流量的流量计的准确性有待提高，决定采用单回路控制的策略，逻辑优化如下。两个pH值进入DCS后，增加逻辑选择功能，当其中一个故障时，自动切换到另一支，画面上增加选择功能按钮，运行人员可以根据实际情况选择取平均还是pH1或pH2作为选择后的pH值，以便于在pH的日常维护工作时，不影响自动补浆功能。依据吸收塔的pH测量值，自动调整吸收塔石灰石供浆调节阀开度。当pH值5.4时，调节阀开度设置值为80%；当5.45.5时，调节阀开度设置值为1
7、0%。设置调节阀最小开度主要作用在于防止供浆管道的堵塞，如果调节阀全关，必将有部分浆液中的颗粒沉积在管道内，随着时间推移不断地增加并硬化，导致管道堵塞，将大大增加检修的工作量。通过查阅历史趋势，10%开度的供浆量对已运行中的吸收塔，既不会造成过量补浆，也不会造成管路堵塞。石灰石供浆调节阀在特殊工况下不能满足实际的需要，那么必须退出自动联锁，退出联锁条件如下：浆液PH大于5.25或小于5.65；吸收塔入口SO2大于1600mg/Nm3或小于400mg/Nm3；脱硫出口氧量大于15或低于2。增加理论补浆量监视点Q、石灰石浆液转换系数α，作为运行调整参考依据。Q理论=α*Ws
8、o2*Q烟气其中 α：转换系数；α=β*40/（ρ*W*0.4*64）；由运行人员依据制浆情况和系统工况填写β、ρ、W，计算出α。β：为吸收塔钙硫比，设计值为1.03；40为钙分子量；ρ为石灰石浆液密度，t/m3；W为石灰石浆液质量分数；0.4为钙在碳酸钙质量分数；64为SO2分子量。6 效果经过改造优化后，实现了补浆自动功能，大大减少了运行的操作，基本达到了预期的效果，但是在煤种硫份大幅增大的情况下，需要人为调整一下，有待下一步继续优化逻辑。【参考文献】【1】曾庭华，杨华，廖永进，郭斌.湿法烟气脱硫系统的调试、试验及运行.北京：中国电力出版社，2008，5.