火力发电厂全厂灰硫系统集中控制的整合研究

火力发电厂全厂灰硫系统集中控制的整合研究

林晓明 1 张康院 2

宁夏枣泉发电有限责任公司 宁夏银川 750101

摘要：中国不仅是煤炭生产大国，也是以火电为主的能源消耗大国。长期以来，火力发电一直占主导地位，在能源结构没有变化之前，这种情况短期内不会改变。我国大多数燃煤电厂属于劣质煤，高灰高硫份是一种普遍现象。每年排放的数千万吨灰硫只会给经济建设和环境保护带来巨大压力，因此必须进行有效的处理，才能确保经济和环保的可持续发展。随着中国能源市场的逐步开放，能源公司之间的竞争日趋激烈，想方设法的提高各自效益。与此同时，国家也越来越重视火电厂的环境污染问题，确保灰硫系统设备的环保可靠性就尤为重要。灰硫系统集中控制越来越受到重视，必须在技术可行性的基础上进行整合，以确保脱硫系统、输灰系统和除尘系统的安全可靠运行。分析存在的问题，提供具体实施方案和实施要点，深入研究灰硫系统集中控制的整合控制尤为重要。

关键词：火力发电；灰硫系统；集中控制

引言：

近年来，随着中国经济的逐步发展和环保标准的逐步提高，许多火电厂加大了对硫污染的控制力度，随后开展了废气脱硫试验和示范项目。能源和电力行业面临许多挑战和前所未有的变化。由于发电生产技术中的煤炭燃烧方式与煤炭传统燃烧方式有很大不同，清洁煤炭生产技术在不更换燃烧设备的情况下很难解决现有电厂的环境保护问题，洁净煤技术在电力结构中的比例仍然不高。因此，在很长一段时间内，控制火电厂灰硫排放的主要和实用有效技术仍然是废气脱硫。国家立法部门陆续颁布法规，严格控制火力发电厂的规划和建设，加强对煤炭的监管，严格控制火电开发规模，扩大清洁能源的比例。本文探讨了火电厂灰硫系统的集中控制方案，以实现灰硫系统和除尘系统的安全可靠运行。

一、发展灰硫系统集中控制的意义

我国发电的主要方式是火电，火电基本使用煤炭发电。从供应结构方面来看，在未来的很长一段时间内，以燃煤发电机组为主的基本模式将不会发生改变。这会带来了很大的环境污染，尤其是酸雨等污染。火力发电厂的二氧化硫排放量占了我国二氧化硫总排放量的很大比例。硫是污染大气环境中的主要污染物之一，对农作物、森林、建筑物和人类健康造成了巨大的影响。

针对我国酸雨污染严重的现状，为了有效控制酸雨和灰硫污染，环保部门采取了各种措施控制火力发电厂减少硫排放量，确保火力发电厂的硫排放总量严格符合排放性标准，加强火力发电厂脱硫设施的建设，通过碳排放交易收费获得排放配额，促进减少硫排放量。从国家大量制定环境保护政策措施并有效实施可以看出，政府把环境保护作为可持续发展的工作重点，把环境保护提高到前所未有的水平。因此，采取必要措施控制火力发电厂的灰硫排放，这对于促进清洁能源生产和改善中国气候环境质量具有重要意义。

二、火电厂灰硫系统控制的方法

随着科技的进步，废气脱硫工艺技术已经成熟并达到商业应用水平，虽然有些技术还在实验研究中，市场中已经应用的技术基本可以达到有效控制灰硫排放的效果。目前，脱硫方法一般可分为以下几类：

（一）燃烧前脱硫

燃烧前脱硫是在燃烧前将煤炭中的硫脱除。燃烧前脱硫技术主要包括物理和化学方法，这是将煤炭液化或气化。洗煤是指通过物理、化学或生物手段对锅炉使用的原煤进行清洁，以消除煤炭中的硫，进而使煤炭得以净化，从而制造出符合要求的产品。从实质上来说，细菌脱硫技术是一个化学方法，利用细菌所生成的蛋白质可以促使硫酸盐中的硫氧化，从而实现了脱硫目的。煤炭气化是指利用蒸汽、氧气或空气为氧化剂和高温煤进行化学反应，生成有机气体的化学过程。在预燃脱硫技术中，洗涤天然煤技术早已成熟，是目前最常用、也最经济的脱硫工艺技术，但却只能脱除无机硫。有机脱硫和化学脱硫不仅可以脱除无机硫，还可以脱除有机硫，但生产成本昂贵，离工业化应用还很远，必须进一步研究和改进。

（二）燃烧中脱硫

科研人员通过向炉内注入固硫剂对脱硫技术进行了研究，发现该方法由于脱硫效率较低，因此无法与湿废气的脱硫进行比较，也无法满足脱硫要求，这一技术曾被忽略。煤炭在燃烧过程中释放出来的硫在氧化作用下被转化为二氧化硫，如遇到碱性金属氧化物等固硫剂，便会生成硫酸钙、硫酸镁等硫酸盐，从而实现脱硫。对于中硫煤的脱硫，无需采用投资成本高的废气脱硫技术即能满足环保要求。窑内喷钙脱硫简单，成本低廉，在灰硫控制系统中应用普遍。

（三）燃烧后脱硫

燃烧后脱硫简称为废气脱硫。燃煤烟气脱硫技术，是目前使用得最普遍、最高效的脱硫工艺技术。对火力发电厂而言，限制二氧化硫排放量的最主要办法就是去除烟气中的硫，这是目前国内外各大火力发电厂烟气脱硫工艺技术的重点发展技术。废气脱硫技术具有脱硫效率高、装置容积小、工艺技术先进、投入少、用地面积少、操作简单、智能化程度高、安全性好等特点。但也有明显的缺点:热吸收程度不如传统湿法烟气脱硫工艺，对于高温的含硫煤而言无计可施，挥发性灰分与脱硫产物的混合可影响总利用率。

（四）石膏湿法脱硫工艺

湿法脱硫工艺石膏是世界上最常用和最成熟的脱硫技术之一，约占已安装脱硫设施的70%。碳酸钙用作脱硫吸收剂，将吸收的污泥注入吸收室，使其充分接触并与废气混合。用碳酸钙清洗废气，强制氧化废气中的硫，最终生成石膏，达到脱硫的目的。该工艺具有脱硫率高、技术成熟、运行可靠性高、吸收率高、对大机组容量和高含硫废气浓度条件适应性强等特点，不但具有价格方面优势，还有高吸收率、副产品能够综合利用等商业价值。

三、全厂灰硫系统集中控制优势的综合研究

近年来，中国在能源行业逐步加强环境保护。随着国际脱硫技术的日益成熟和脱硫项目的持续建设，灰硫分散控制系统在脱硫中的应用将继续增加，其控制系统的设计将越来越合理和科学。通过灰硫集散控制系统的应用，操作人员可以方便地控制各种设备，保证系统的稳定运行，提高系统的安全性，在降低操作人员的工作强度同时提高了工作效率。同时，它也为有效节约能源、减少排放、保护和改善环境做出了重大贡献。

烟气脱硫控制系统的设计是一个重要的环节，对于火力发电厂烟气脱硫系统的控制来说，大部分火力发电厂都要求在提高脱硫效率的前提下，保证运行人员能在集控室内进行烟气脱硫装置及其附属设备的启停和正常运行工况的监视、控制及异常与事故工况的报警、联锁和保护。在控制室内一般不设置常规仪表盘，但当脱硫控制系统出现故障时，有手段能使脱硫系统安全解列，保护机组安全运行。较高的控制水平不但能使脱硫系统甚至主机系统长期安全稳定地运行，而且还可以降低操作人员的劳动强度和减少出错机率。

结束语：

灰硫系统集中控制技术日趋成熟，各大电厂都有成功的应用经验。实行脱硫、除灰统一系统，与分散的主控系统进行综合控制，统一除灰系统脱硫的软硬件标准，减少控制系统的备件种类和维护负荷。在当前能源市场竞争日趋激烈的形势下，能够降低电厂成本，提高运行效率，增加发电厂的利润。节约维护费用，提高控制系统的可靠性，并改善灰硫收集系统的自动控制状态。灰硫控制室和中央控制室应集中控制，通过减少运营参与人数，避免发生污染环境的生产事故，节约火力发电厂资源成本。在未来的电厂项目中，灰硫系统集中控制将成为降低成本和提高效益的主要手段。

参考文献：

[1]杨晓平.对于火力发电厂燃料系统安全运行的探究分析[J].价值工程，2018，（16）：69-70.

[2]张宁方.浅析火电厂输煤系统取样机存在的问题及解决方法[J].四川水泥，2017，（02）：16.