湿法脱硫PH值控制策略的优化

任国华 贾玉凤 酆烽（济南职业学院，山东济南250100）

湿法脱硫PH值控制策略的优化

任国华 贾玉凤 酆烽（济南职业学院，山东济南250100）

近年来国家对空气污染问题日益重视，由此火电厂的烟气脱硫成为当前火电厂环保生产的重要环节。目前我国绝大多数电厂采用石灰石/石膏湿法脱硫工艺。在湿法脱硫工艺中，PH值的控制成为关键。本文在研究传统PH值控制的基础之上，对其控制系统进行改进，达到良好的控制效果。

脱硫；PH值控制；优化

引言

目前，烟气脱硫技术一般分为湿法、干法、半干法。湿法烟气脱硫工艺是技术上最成熟、实际应用最多、运行状况最稳定的脱硫工艺，占脱硫装机容量的84%以上［2］。浆液PH值的调节在湿法脱硫过程中起着非常重要的作用，直接决定了脱硫工艺的优劣。实现pH值自动调节对于提高脱硫工艺的自动化水平，减少操作人员的人工干预，成为脱硫技术中不可或缺的控制手段。本文通过分析湿法脱硫控制系统pH值控制系统，发现该控制系统还有待完善，因而提出了一种更加合理的控制方案。经研究表明，改进后的控制系统具有较高的控制质量，保证了脱硫效率和浆液pH值的稳定，为其它同类型控制装置的设计及应用，提供一定的参考利用价值。

一、影响pH值的因素

液气比、钙硫比、灰尘含量、煤质的影响、石灰石品质等一系列因素的变化都会影响浆液pH值，因此可调整这些因素来达到控制浆液pH值的目的。

1.液气比

液气比指吸收塔洗涤单位体积烟气需要含碱性吸收剂的循环浆液体积。液气比是系统中的一项重要运行参数，对脱硫系统的技术性能与经济性的影响作用比较明显，通过液气比的比值可分析出吸收过程推动力的大小与吸收速率。液气比越大表明pH值越大。

2.钙硫比

钙硫比指每脱除1molSO2加入的石灰石的摩尔数，理论上，钙硫比越高表明浆液中pH值越高，反之越低。

3.烟气中灰尘含量

烟气中灰尘含量的成分主要是SiO2和未被完全燃烧的碳及其化合物，它是影响吸收塔内水质的原因之一。有时由于除尘效果不理想，大量烟气中的灰尘进入吸收塔内，阻碍了SO2与石灰石浆液的接触。

4.煤质

由于煤质不同，煤中所含的微量物质也不同，烟气中HCl、HF等含量也不同。由于吸收塔内浆液浓度在20%左右，HCl、HF就会溶解于浆液中而使F-、Cl-含量增加，从而影响SO2的吸收以及pH值的测量，同时也降低石灰石的分解。因此，应尽量控制浆液中F-、Cl-的含量。

5.石灰石品质

石灰石中除了大量的CaCO3、CaO以外，还含有少量的SiO2、MgO、Al2O3等物质，如果CaCO3的纯度过低，那么会使吸收剂耗量增加、电耗量增加、石膏纯度下降、石灰石的运输费用也会相应增加。

二、pH值控制方案的改进

原吸收塔浆液的pH值是通过3个装设在石膏浆液回流管道中的在线pH值探头测得的，控制系统取其平均值，测量仪器采用冗余设计，安装方式为插入式，在就地变送器的液晶板上有测量显示，pH测量仪同时将4-20mA信号均送入DCS进行监控，用于调整石灰石浆液加入吸收塔阀门回路的控制。将实际测量的pH值与设定值通过性能试验和FGD系统的操作经验得到的，两者进行比较，其差值经PID控制器调节后，控制石灰石浆液调节阀的开度，使吸收塔内浆液pH值等于设定值。引入升压风机出口烟气流量和FGD进口含量SO2作为石灰石浆液调节的前馈信号。

改进方案采用串级控制回路。pH值、石灰石浆液流量分别作为主控制器、副控制器，在其主、副控制回路中采用变速积分PID算法分别对主、幅调节器的积分时间进行动态调整以达到抗积分饱和的目的。三路pH值测量信号经平均运算后，对其进行合理的限幅，以减少参数突然大范围变化带来的不必要超调。由原烟气的体积流量和原烟气的SO2含量计算得到SO2量，烟气中的SO2量乘以CaCO3与SO2的摩尔比得到CaCO3的理论值，根据CaCO3理论值、石灰石浆液浓度及石灰石中CaCO3的纯度系数可得到理论石灰石浆液流量值，在pH值主控制器的输出加上修正后的理论石灰石浆液流量作为副控制器的设定值。副控制器输出进行速率限制以减小运行过程中由于运行人员操作或者测量参数突变而对控制过程带来的冲击，使系统控制过程更加平顺。

三、结语

改进后的控制系统具有可控性强，鲁棒性好，参数整定方便，既保证了脱硫效率和浆液pH值的稳定，又保证了石膏质量，不浪费石灰石浆液，节能降耗，为其它同类型控制装置进一步的完善提供了可行的方案。

［1］张韵辉，秦鹏.基于神经网络的NNGPC在电站石灰石/石膏脱硫系统pH值控制中的应用［J］.锅炉技术，2005，36（6）：74-78.

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