湿法脱硫pH值控制策略研究及其应用

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1、湿法脱硫pH值控制策略研究及其应用摘要:文章阐述了pH值变化对湿法脱硫系统运行过程的重要影响,并根据影响脱硫工艺pH值的因素分析出日前火电厂湿法脱硫pH值控制系统的不足，并提出了更加完善合理的控制方案。关键词：湿法脱硫;pH值;控制石灰石石膏屮图分类号：X701.3文献标识码：A文章编号：1006-8937(2015)02-0174-011湿法烟气脱硫技术概述作为世界上最大的煤炭生产与消耗国，燃煤在我国一次能源构成中占据看绝対主要的地位。短期内煤炭作为主要能源的地位不会改变。随肴我国火电建设的快速发展和国民环保意识的增强，加大

2、对电厂环保治理力度，以适应社会、经济和环境协调发展的要求、缩小与发达国家的技术差距，是我国环保行业面临的更高层次的挑战。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。在湿法脱硫过程屮，浆液pH值的调节非常重要。本文通过分析湿法脱硫控制系统pH值控制系统，该控制系统为含有前馈回路的PID单回路控制系统。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pll值的稳定。2影响pH值的因素液气比、钙硫比、灰尘含量、煤

3、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。2.1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。2.2钙硫比钙硫比指每脱除1molS02加入的石灰石的摩尔数，理论上，钙硫比越高表明浆液中pll值越高，反之越低。2.3烟气中灰尘含量烟气屮灰尘含量的成分主要是Si02和未被完全燃烧的碳及

4、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，人量烟气中的灰尘进入吸收塔内，阻碍了S02与石灰石浆液的接触。2.4煤质由于煤质不同，煤中所含的微量物质也不同，烟气中HC1、HF等含量也不同。由于吸收塔内浆液浓度在20%左右，HC1、HF就会溶解于浆液屮而使F-、C1-含量增加，从而影响S02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-和C1-的含量。2.5石灰石品质石灰石中除了大量的CaC03>CaO以外，还含有少量的SiO2、MgO、A1203等物质，如果CaC03的纯度过低

5、，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。3pH值控制方案的改进原吸收塔浆液的pH值控制系统的控制信号由PH值设定值与实际测量值求差得到。PH的实际测量值是取3个pH测量值求得的平均值，控制系统利用这个差值來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。原控制系统的前馈回路由烟气中含有的S02作为前馈信号。由于吸收塔内的持液量很大，相对于烟气量变化的速率，浆液pH值发生变化的速率要缓慢得多,即被控对象的延迟时间长、惯性较大,因此单回路PID控制系统并不能达到良好的控制效果。

6、而山于测量系统所得烟气量时所产生的误差，使得调节系统频繁错误动作。故其控制质量难以满足生产过程的要求，于是对其原控制策略进行改进。改进方案采用串级控制回路，其控制逻辑图如图1所示。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I韦I变化带来的不必要超调。由原烟气的体积流量和原烟气的S02含量计算得到S02量，烟气屮的S02量乘以CaC03与S02的摩

7、尔比得到CaC03的理论值，根据CaC03理论值、石灰石浆液浓度及石灰石中CaC03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止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。4结语原pH值控制系统采用单回路是难以达到工程实际要求的控制甜质。由热工自动控制原理可知，改进后的控制系统中，幅回路具有较快的响应时间和快速消除内扰，主回路pH值控制容积大、响应时间缓慢，因此作为前馈的S02量可以弥

8、补主冋路惯性大的不足。该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。参考文献：[1]张韵辉，秦鹏•基于神经网络的NNGPC在电站石灰石/石膏脱