任國(guó)華 邵加曉 李亞洲

摘 ?要：文章闡述了pH值變化對(duì)濕法脫硫系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程的重要影響，并根據(jù)影響脫硫工藝pH值的因素分析出目前火電廠濕法脫硫pH值控制系統(tǒng)的不足，并提出了更加完善合理的控制方案。

關(guān)鍵詞：濕法脫硫;pH值;控制石灰石石膏

中圖分類號(hào)：X701.3 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ?文章編號(hào)：1006-8937（2015）02-0174-01

1 ?濕法煙氣脫硫技術(shù)概述

作為世界上最大的煤炭生產(chǎn)與消耗國(guó)，燃煤在我國(guó)一次能源構(gòu)成中占據(jù)著絕對(duì)主要的地位。短期內(nèi)煤炭作為主要能源的地位不會(huì)改變。隨著我國(guó)火電建設(shè)的快速發(fā)展和國(guó)民環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，加大對(duì)電廠環(huán)保治理力度，以適應(yīng)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的要求、縮小與發(fā)達(dá)國(guó)家的技術(shù)差距，是我國(guó)環(huán)保行業(yè)面臨的更高層次的挑戰(zhàn)。

目前，煙氣脫硫技術(shù)一般分為濕法、干法、半干法。濕法煙氣脫硫工藝是技術(shù)上最成熟、實(shí)際應(yīng)用最多、運(yùn)行狀況最穩(wěn)定的脫硫工藝，占脫硫裝機(jī)容量的84%以上。在濕法脫硫過(guò)程中，漿液pH值的調(diào)節(jié)非常重要。本文通過(guò)分析濕法脫硫控制系統(tǒng)pH值控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)為含有前饋回路的PID單回路控制系統(tǒng)。經(jīng)研究表明，改進(jìn)后的控制系統(tǒng)具有較高的控制質(zhì)量，保證了脫硫效率和漿液pH值的穩(wěn)定。

2 ?影響pH值的因素

液氣比、鈣硫比、灰塵含量、煤質(zhì)的影響、石灰石品質(zhì)等一系列因素的變化都會(huì)影響漿液pH值，因此可調(diào)整這些因素來(lái)達(dá)到控制漿液pH值的目的。

2.1 ?液氣比

液氣比指吸收塔洗滌單位體積煙氣需要含堿性吸收劑的循環(huán)漿液體積。液氣比是系統(tǒng)中的一項(xiàng)重要運(yùn)行參數(shù)，對(duì)脫硫系統(tǒng)的技術(shù)性能與經(jīng)濟(jì)性的影響作用比較明顯，通過(guò)液氣比的比值可分析出吸收過(guò)程推動(dòng)力的大小與吸收速率。液氣比越大，表明pH值越大。

2.2 ?鈣硫比

鈣硫比指每脫除1 mol SO2加入的石灰石的摩爾數(shù)，理論上，鈣硫比越高表明漿液中pH值越高，反之越低。

2.3 ?煙氣中灰塵含量

煙氣中灰塵含量的成分主要是SiO2和未被完全燃燒的碳及其化合物，它是影響吸收塔內(nèi)水質(zhì)的原因之一。有時(shí)由于除塵效果不理想，大量煙氣中的灰塵進(jìn)入吸收塔內(nèi)，阻礙了SO2與石灰石漿液的接觸。

2.4 ?煤 ?質(zhì)

由于煤質(zhì)不同，煤中所含的微量物質(zhì)也不同，煙氣中HCl、HF等含量也不同。由于吸收塔內(nèi)漿液濃度在20%左右，HCl、HF就會(huì)溶解于漿液中而使F-、Cl-含量增加，從而影響SO2的吸收以及pH值的測(cè)量，同時(shí)也降低石灰石的分解。因此，應(yīng)盡量控制漿液中F-和Cl-的含量。

2.5 ?石灰石品質(zhì)

石灰石中除了大量的CaCO3、CaO以外，還含有少量的SiO2、MgO、Al2O3等物質(zhì)，如果CaCO3的純度過(guò)低，那么會(huì)使吸收劑耗量增加、電耗量增加、石膏純度下降、石灰石的運(yùn)輸費(fèi)用也會(huì)相應(yīng)增加。

3 ?pH值控制方案的改進(jìn)

原吸收塔漿液的pH值控制系統(tǒng)的控制信號(hào)由PH值設(shè)定值與實(shí)際測(cè)量值求差得到。PH的實(shí)際測(cè)量值是取3個(gè)pH測(cè)量值求得的平均值，控制系統(tǒng)利用這個(gè)差值來(lái)控制石灰石漿液調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，使吸收塔內(nèi)漿液pH值等于設(shè)定值。原控制系統(tǒng)的前饋回路由煙氣中含有的SO2作為前饋信號(hào)。

由于吸收塔內(nèi)的持液量很大，相對(duì)于煙氣量變化的速率，漿液pH值發(fā)生變化的速率要緩慢得多，即被控對(duì)象的延遲時(shí)間長(zhǎng)、慣性較大，因此單回路PID控制系統(tǒng)并不能達(dá)到良好的控制效果。而由于測(cè)量系統(tǒng)所得煙氣量時(shí)所產(chǎn)生的誤差，使得調(diào)節(jié)系統(tǒng)頻繁錯(cuò)誤動(dòng)作。故其控制質(zhì)量難以滿足生產(chǎn)過(guò)程的要求，于是對(duì)其原控制策略進(jìn)行改進(jìn)。

改進(jìn)方案采用串級(jí)控制回路，其控制邏輯圖如圖1所示。

pH值、石灰石漿液流量分別作為主控制器、副控制器，在其主、副控制回路中采用變速積分PID算法分別對(duì)主、幅調(diào)節(jié)器的積分時(shí)間進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整以達(dá)到抗積分飽和的目的。三路pH值測(cè)量信號(hào)經(jīng)平均運(yùn)算后，對(duì)其進(jìn)行合理的限幅，以減少參數(shù)突然大范圍變化帶來(lái)的不必要超調(diào)。由原煙氣的體積流量和原煙氣的SO2含量計(jì)算得到SO2量，煙氣中的SO2量乘以CaCO3與SO2的摩爾比得到CaCO3的理論值，根據(jù)CaCO3理論值、石灰石漿液濃度及石灰石中CaCO3的純度系數(shù)可得到理論石灰石漿液流量值，在pH值主控制器的輸出加上修正后的理論石灰石漿液流量作為副控制器的設(shè)定值。副控制器輸出進(jìn)行速率限制以減小運(yùn)行過(guò)程中由于運(yùn)行人員操作或者測(cè)量參數(shù)突變而對(duì)控制過(guò)程帶來(lái)的沖擊，使系統(tǒng)控制過(guò)程更加平順。

4 ?結(jié) ?語(yǔ)

原pH值控制系統(tǒng)采用單回路是難以達(dá)到工程實(shí)際要求的控制品質(zhì)。由熱工自動(dòng)控制原理可知，改進(jìn)后的控制系統(tǒng)中，幅回路具有較快的響應(yīng)時(shí)間和快速消除內(nèi)擾，主回路pH值控制容積大、響應(yīng)時(shí)間緩慢，因此作為前饋的SO2量可以彌補(bǔ)主回路慣性大的不足。該控制系統(tǒng)具有可控性強(qiáng)，魯棒性好，參數(shù)整定方便，既保證了脫硫效率和漿液pH值的穩(wěn)定，又保證了石膏質(zhì)量，不浪費(fèi)石灰石漿液，節(jié)能降耗，為其它同類型控制裝置進(jìn)一步的完善提供了可行的方案。

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