双碱法锅炉脱硫系统的控制与实现

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1、化工自动化及仪表第40卷双碱法锅炉脱硫系统的控制与实现李洁熊基伟(内蒙古科技大学，内蒙古包头014010)摘要对鸟审旗蒙大矿业有限公司动力锅炉烟气脱硫控制系统的设计与应用进行研究，阐述了双碱法脱硫系统的技术理论，在充分了解PLC控制系统和双碱性法脱硫技术的基础上，结合锅炉的烟气脱硫控制系统的设计对烟气脱硫控制系统的硬件设计、控制系统组态、界面设计和系统优化进行了较为详细的介绍。关键词PLC控制系统双碱法脱硫组态中图分类号TH862文献标识码A文章编号1000-3932(2013)03-0384-04目前，世界各国对环境保护越来越重视，尤其是针对气候环境的污染。酸雨的产生以及全球气候变暖

2、是人类不得不面对的问题，然而SO：正是酸雨形成的罪魁祸首，酸雨使很多农作物减产，河流也受到严重污染。我国是煤炭生产大国，也是煤炭消耗大国，煤炭占一次能源消耗的76％。随着我国国民生产总值的不断提高，煤炭消耗不断增长，燃煤排放的SO：也不断增加，连续多年超过2000万t，已居世界首位，致使我国酸雨和SO：污染日趋严重。据2004年国家环保总局介绍，我国每年由于sO：排放造成的总损失达1100亿元，并且今后这种污染损失还将持续不断地增加。为减少SO：的排放及其排放造成的损失，需在烟气排放之前加一道工序，以达到尾气脱硫的目的。笔者结合双碱脱硫工艺，利用S7-200PLC计算、控制双碱法脱硫系

3、统中压力、流量、液位以及pH值等检测参数，以监督和控制烟气排放流程。1双碱法脱硫工艺简介双碱性法工艺流程如图1所示。据统计，目前已经投运或正计划建设的脱硫系统中，双碱法脱硫技术占80％左右。在双碱法脱硫技术中，双碱法脱硫技术是最主要的技术，其特点是废物排放极少，并且可实现无废物排放；系统运行比较稳定，变负荷运行特性优良；副产品可充分利用，是很好的建筑材料；技术成熟，脱硫效率高(可达95％以上)；原料来源广泛、易取得、价格便宜。图1双碱法脱硫工艺流程收稿日期：2012-02-04(修改稿)第3期李洁等．双碱法锅炉脱硫系统的控制与实现385双碱法脱硫系统主要是以石灰石作为脱硫剂，使烟气中的

4、SO：在塔内吸收。该方法是利用sO：气体与雾化后的碱性液体在气液界面上的平衡度和在液相中的溶解度之间的特别关系，特别是气／液相中的sO：传质速度、物理吸收传质分系数、物理吸收液相传质分系数、SO：在气相中的分压以及SO：在液相中的浓度等特性，借助于气体在液体中的扩散运动，对SO：及粉尘进行吸收。气液间的化学反应强度及反应时间决定吸收率。物理吸收主要利用气体、液体的物理特性。当烟气在液体的雾化过程中，实际上是气态和液态两相间的传热传质过程⋯。当液体被雾化后(单位表面积扩大了2000余倍)迅速向雾状液滴大面积扩散，从而使烟气中的SO：及粉尘与液滴充分接触。当SO：浓度在气一液两相间达到平衡

5、后，SO：温度降低，由气态转入液态，从而更容易被碱性液体充分吸收。其基本化学原理可分为脱硫过程、再生过程和氧化过程3部分。脱硫过程的化学式为u1：Na2CO，+S02．+N82so，+C02(I)2NaOH+S02-+Na2S03+H20(2)Na2S03+S02+H20--,2NaHS03(3)以上3式视吸收液酸碱度的不同而异：碱性较高时(pH>9)，式(2)为主要反应；碱性较低时，式(1)为主要反应；碱性为中性甚至酸性时(5

6、4)Na2S03+Ca(OH)2----,2NaOH+CaS03‘1／2H20(5)氧化反应(不稳定的亚硫酸钙氧化成稳定的硫酸钙)：2CaS03·1／2H20+02+3H20---+2CaS04·2H20(6)Ca(HSO，)2+1／202+H20-+C8S0．·H20+S02(7)再生的NaOH、Na：SO，等脱硫剂可循环使用。2控制系统的结构与控制方式2．1控制系统的硬件组成本系统根据该脱硫系统的工艺要求和设计要求，采用德国西门子$7-300为控制单元。系统的硬件主要由人机界面、s7-300开关量输入模块、模拟量输出模块、继电器输入模块、模拟量输入模块、机架冗余两队模拟量输入／输出

7、模板插槽、一对专用的温度PID模板、pH计、电磁流量计、压力变送器、热电阻和动力调节阀等组成。2．2控制系统的控制方式该系统主要采用两种控制方式，即手动控制、远程PLC控制。现场的泵类搅拌机等设备的开关信号、各流程模拟信号全都通过PLC在上位机显示。系统控制结构如图2所示。l热电偶I—▲$7-300仪表HP爿然0熟电磁压力P1．(：流量计传感剁图2系统控制结构简图3PLC系统控制功能为了满足工艺要求，PLC控制系统主要包括：流程顺序控制、模拟量