湿法脱硫供浆自动调节系统优化设计刘玉奇

湿法脱硫供浆自动调节系统优化设计刘玉奇

刘玉奇

(陡河发电厂河北省唐山市063000)

摘要:湿法脱硫系统中吸收塔浆液供应的好坏影响脱硫效率，因此浆液自动控制十分重要。介绍成功用于脱硫石灰石-石膏湿法脱硫供浆自动调节优化策略，采用石灰石脱硫吸收塔精细化供浆计算的流量作为调节系统的设定值，实现负荷变化快速响应；采用供浆泵变频和供浆调节门PID调节输出控制，采用供浆流量作为被调量，防止出现大延迟和调节品质恶化，投入后脱硫供浆自动运行效果良好。

关键词：湿法脱硫供浆系统供浆流量精细化计算PID调节

1.引言

为了使吸收塔安全、经济、稳定运行，保证脱硫效率和总排口SO2不超标排放，吸收塔系统的调节主要是保证吸收塔PH值在一定合理范围内，PH值高可以一定程度上提高脱硫效率，但长时间内保持较高PH值运行，会导致脱硫产物石膏品质下滑，反之PH值较低又是二氧化硫吸收变差，PH值大小与脱硫供浆量和浆液循环快慢密切相关，因此供浆流量调节系统对吸收塔PH值和脱硫效率的控制有十分重要的意义。

2.陡河发电厂脱硫系统构成

本脱硫系统属于老厂环保改造项目，两台机组共用一套供浆系统。供浆系统系统图如图1，制浆系统将浆液输送到浆液储罐，供浆泵作为浆液输送的动力系统，设计有再循环管路，保证供浆泵安全，供浆泵出口采用双母管冗余设计，保证供浆可靠性，浆液流量有调节阀控制，供浆调节阀后装有流量变送器，PH计安装在吸收塔下部，以便准确反映吸收塔浆液PH值变化情况。

图1

3.原供浆逻辑设计方案

原逻辑是基于单回路调节，前馈加反馈原理设计。被调量是吸收塔PH值，调节量为供浆门。吸收塔浆液PH值与设定值进行比较，其差值送到PID调节器控制块，来控制石灰石供浆调节门开度。

该设计存在问题：

1、PH值是化学变化过程，其变化取决于浆液浓度和浆液循环快慢。由于吸收塔内浆液体积非常大，循环泵出力也随负荷变化较大，造成浆液PH值变化缓慢，调节系统出现非常大的迟延，这样吸收塔内浆液会出现供应不足或过剩，造成调节大延迟，调节品质差，尤其夜间负荷深调时，经常切除自动。

2、供浆系统对供浆调节影响也很大，主要是设计一套供浆系统同时供应两台机组，供浆泵出力不可调，当机组负荷出现大的变化，PH值变化较大时，供浆泵出力无法快速跟上负荷变化，导致供浆调节门开度很大，供浆流量却没有相应增加，尤其是阀门开度大于60%时，供将流量基本变化不大。

3、供浆阀门线性区和PH计影响，供浆调节阀线性区不理想，统计供浆阀门流量和开度关系，阀门开度在10%-60%范围，系统响应较明显；大于60%后，阀门调节能力变弱，被控量回头后，阀门回关时间长，较大范围无效行程；PH计是反应仪表，测量数据反应慢、误差较大，容易受测量环境影响，而且需要定时冲洗PH计，造成供浆自动经常切除。

4、总排口环保指标要求越来越高，并且安装了远程监控系统，其中SO2排放不能超过35mg/m3，原供浆逻辑无法避免瞬时超标，小时均值超标也时有发生，为了满足环保标准要求，需要运行人员根据PH值提前做好预控。

4．吸收塔浆液调节系统优化

4.1系统设备改造

主要提高供浆系统可靠性和改善供浆泵出力，供浆泵采用两台变频泵冗余设计，每台供浆泵出力可以满足两台机组满负荷时供浆量需求，保证大功率供浆泵安全，。

供浆调节门进行更换，改善调节门线性区，经过试验调节门与配合变频泵开度在20%-70%范围内，系统响应明显。

供浆母管压力近似稳定（530KPa）时，供浆调门流量与阀门开度测试表如下：

4.2供浆泵自动调节设计

供浆泵采用大功率变频泵，采用PID单回路调节系统，设定值采用两台机组吸收塔供浆流量设定值之和，反馈值采用两台机组流量反馈值之和，二者差值送供浆泵变频系统，调节供浆泵频率，调节回路响应速度快，能够及时响应两台机组供浆量变化需求。

辅助逻辑设计了指令与反馈偏差大于150时，切除供浆泵自动，由于两台机组脱硫供浆流量指令变化幅度较大，尤其是其中一台机组突然停止供浆时，会产生一个较大的阶跃，设计了速率变化限制，防止因为指令变化造成自动切除。

为了防止供浆调节干扰过大，造成供浆泵输出过电流，设计供浆泵变频调节输出限制，经过运行人员反复实验，PID输出变频指令限制30%-40%之间，此时变频泵输出既能满足正常运行期间供浆泵出力需求，又能防止调节输出突然增大造成变频泵电流过大。

4.3供浆自动调节逻辑设计

为了消除PH值大延迟和冲洗对调节系统稳定性影响，被调量采用供浆流量，它具有测量准确、反应快、迟延小。同时采用精细化供浆计算公式，根据机组负荷、入口SO2算出理论浆液需求量和手动偏置之和作为设定值，其计算公式如下：

锅炉送风量╳1.5（烟气量转化系数）-----为吸收塔入口烟气量。

1.03----钙硫比值。

1.25-----石灰石浆液密度标准。

34%-----石灰石浆液含固量

公式中变量有原烟气SO2、烟气流量、石灰石浆液密度，其他参数根据我厂石膏情况近似为常数，可以计算出常数系数6.31，理论供浆量与烟气流量和入口SO2两个变化量相关，能够反映机组负荷和使用燃煤含硫变化，烟气脱硫需要的理论供浆量。

烟气流量修定，烟气流量修正系数273/（273+t），其中t为吸收塔入口烟气温度，范围为90-150℃，加装事故喷淋系统入口温度最高不超过150℃。

辅助逻辑，当浆液流量、烟气流量、入口SO2等测量信号故障时，将参数限制在合理范围内并报警切除自动；为避免负荷变化大，造成自动调节超调，设定了偏差监视模块，PID输入偏差超过50时，切除自动，同时流量坏信号也作为自动切除条件。

5.供浆逻辑调试优化

5.1供浆泵变频逻辑调试

整定供浆泵变频自动调节PID参数，在两台机组运行时，将两台机组供浆调节阀打开50%开度，改变供浆量设定值，增加一个20%的阶跃信号，调整PID参数，变频泵能够快速调整出力，快速响应供浆流量需求变化。

变频泵参数调整后，机组正常运行期间，指令和反馈跟踪及时；当负荷变化，产生大的阶跃变化时，供浆泵变频调节指令和反馈能够快速响应，电流在合理范围内，频率输出未出现大的波动，系统稳定性好。

5.2供浆自动逻辑调试

将供浆泵变频指令设定为40%，分别调整两台机组供浆自动PID参数，保证增加一个正常运行最大阶跃信号，供浆流量能够跟上设定值比变化，整定过程中曲线如图2所示，记录了供浆流量扰动的情况，供浆量从6增加到20时，约在3分钟内供浆流量就达到了设定值，稳定误差不超过2%，同时PH值保持在合理范围内。

图2

6.结束语

本文采用石灰石供流量精确算法、供浆泵变频和供浆调节阀PID调节相结合，增加供浆泵变频自动控制逻辑，优化供浆阀门调节控制，同时兼顾环保达标排放，杜绝瞬时超标的要求，并经过6台机组检验，具有良好的运行效果。

参考文献:

[1]张启亚，丁强强湿法脱硫供浆系统自动调节的优化设备管理与维护2015No10

[2]邵臻霖，李晓枫石灰供浆流量调节系统的优化及投运广东电力VOL25No12APR.2012