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    對火力發電廠實施煙氣脫硫FGD(Flue Gas Desulphurization)是控制二氧化硫污染最有效的方法之一。煙氣脫硫技術主要有石灰石－石膏濕法、鎂法、鈉法、海水法等。其中石灰石－石膏濕法以其脫硫效率高，投資省，易控制，操作穩定以及適用于高中低硫煤等優點得到廣泛應用。國家電力公司已將石灰石－石膏濕法脫硫工藝確定為火電廠煙氣脫硫的主導工藝。
煙氣由原煙氣通道進入吸收塔內向上流動,被向下流動的石灰石漿液滴以逆流方式所洗滌.石灰石漿液滴則是通過噴漿層噴射到吸收塔中,將SO 、SO 、HCI和HF分離,與此同時生成石膏(CaSO .2H O)作為主要產品,并消耗作為吸收劑的石灰石.用作補給劑量而添加的石灰石進入吸收塔循環泵入口,與收集池的石膏漿液混合,通過循環泵將混合漿液向上輸送到吸收塔中.吸收塔收集池中的pH值通過注入石灰石進行控制,使其在5.8~6.2之間.如果在吸收塔中,石灰石漿液已經轉化為石膏,則通過石膏漿液泵將其打入脫水站.通過分配器,石膏或者被送到漿液罐,或者再循環回到吸收塔中.

    在洗氣區域中,煙氣冷卻至飽和溫度,被來自再循環漿液中的水蒸汽所飽和.經過凈化處理的煙氣流經臥式除霧器,在此處將清潔煙氣中所攜帶的漿液微滴除去.除霧器按照程序自動地進行沖洗.在吸收塔出口處,煙氣被冷卻且為水蒸汽所飽和.在蒸汽再熱器(SR)中,煙氣被循環于管內的大量蒸汽加熱到80度以上.最后,潔凈煙氣通過潔凈煙氣通道進入煙囪。

一、系統構成

    本套煙氣脫硫項目采用新華控制工程有限公司的DCS控制系統XDPS-400（XinHua Distributed Processing System-400+），實現數據采集、模擬量調節、順序控制、電氣系統控制等。

    新華分散型控制系統XDPS-400+是一套融計算機、網絡、數據庫和自動控制技術為一體的工業信息技術系列產品，可以構成各種獨立的控制系統、分散控制系統DCS、監控和數據采集系統（SCADA），系統的模塊化設計、合理的軟、硬件功能配置和易于擴展的能力，能廣泛用于各種大、中、小型電站的分散型控制、發電廠自動化系統、電網自動化系統以及鋼鐵、化工、造紙、水泥等工業生產過程控制。 

    1.1 脫硫DCS的系統架構

    XDPS-400+系統的網絡拓撲結構在設計上遵循實時、可靠、先進、開放、易維護等基本原則而進行的。圖1是本工程的 XDPS-400+系統網絡結構和系統布置圖。

    XDPS-400+系統網絡分如下幾個部分：

    (1) RTFNET：冗余、容錯、高速實時、雙網結構，是系統的實時通訊主干網，是DPU、MMI等設備連接在一起的網絡，構成一個完整的分布式控制系統。并使各過程數據成為整個系統共同的資源，是實時數據交換的高速公路。

    (2) INFNET：信息網，所有的MMI站均可是信息網上的一個節點，實現資源數據共享。

    在XDPS中，掛接在高速公路上的設備主要有以下幾種設備：

    DPU（Distributed Processing Unit）：分布式處理單元，用于過程控制、監視、實現物理位置分散、監控功能分散的主要硬件設備。DPU 實行冗余配置，它以高性能處理器為核心。能進行多種過程控制運算處理，并通過冗余以太網（10Mbps）I/O 總線與 I/O 站相連接獲取信息，控制現場設備，每個 I/O 站由兩塊冗余站控制模件（BC-NET）來進行該站的 I/O 模件的數據調度。

    MMI（Man Machine Interface），人機接口站，用于過程監視，操作記錄等功能。

    XDPS-400+人機接口系統在功能劃分上一般有以下幾種：

    OPU（Operate Processing Unit）操作員站，完成操作人員的各種監視操作等。

    ENG（Engineer unit）工程師站，完成對系統組態維護等。

    HSU/LOG（Historical Store Unit/LOG）歷史數據記錄站，用于歷史數據的記錄存儲、事件數據的記錄存儲、報表等。
    在本項目中 HSU 與平日應用不多的 ENG 站合并為一站。

    在應用中以上所有站點在 XDPS-400+中都可做到相互熱備用，通過授權任何一個站都可以升級為工程師站。

二、控制功能

    電廠燃煤機組煙氣脫硫工程主要的FGD閉環控制回路包括升壓風機入口壓力控制、出口 SO  濃度控制系統、吸收塔漿液濃度控制、石膏旋流子啟動數量控制、石膏旋流站入口壓力控制等。

    2.1 升壓風機入口壓力控制

    在鍋爐引風機出口至煙囪處加裝煙氣脫硫裝置后，整個煙氣脫硫裝置增加了約 3KPa 的煙氣阻力，單靠原有鍋爐引風機不足以克服該阻力，需增加升壓風機。而我們在設計時應考慮到無論脫硫系統投入與否，其對鍋爐煙道應是無干擾的，即在旁路煙氣擋板打開或關閉時應盡可能做到對引風機出口處壓力影響最小，同時保證合適的煙氣流速，使得吸收塔內的氣液相間傳質。為實現該目標，要求對升壓風機入口壓力進行控制，保證旁路煙氣擋板前后煙氣壓力差為零。控制回路如圖2所示：

    2.2 出口 SO  濃度控制系統

    為保證脫硫效率，吸收塔出口SO  濃度應保持在某一定值附近，而 SO 的脫除率與吸收塔內的 CaCO 的質量、漿液的 PH 值是直接相關的。通過計算出的CaCO 的理論值，然后根據漿液的PH值對其進行校正，得出在該負荷下所需的 CaCO 量，控制石灰石漿液供給閥的開度。

    理論所需的CaCO 量按下面公式計算:

    W(CaCO )=(SO 濃度)×(SO 流量) ×(脫硫效率) ×(Ca/S)÷(石灰石純度) ÷(石灰石漿液濃度)

    同時根據鍋爐負荷的變化,綜合考慮脫硫效率的要求和運行成本，通過改變漿液循環泵數量來達到改變L/G比（液氣比）的目的，從而提高FGD的脫硫效率，運行人員對該數量進行調整。

    2.3石灰石漿液流量控制

    循環漿液的pH值與脫硫效率及鈣利用率緊密相關。當pH值過高時，有助于脫硫劑對二氧化硫的吸收，但會導致溶液中SO 和CO 離子濃度的相對增加，降低脫硫劑活性，由此降低了鈣利用率；相反，如果pH值過低，雖然有助于脫硫劑的溶解，以及較高鈣利用率的實現，但系統脫硫率低。因此在正常運行時，通過調節石灰石漿液至吸收塔調節閥的開度，調節進入吸收塔的石灰石流量，最終將pH值控制在5.8~6.2之間，脫硫率在90％～95％之間變化。其工作原理如圖3。

    2.4循環泵系統

    循環泵將石灰石漿液向上輸送到吸收塔中，通過噴嘴進行霧化，使氣體和液體得以充分接觸，達到最佳脫硫效果。每個泵均與其各自噴漿層相連接，泵的數量取決于煙氣中的含硫量，其本身也是鍋爐負荷和煤中含硫量的函數。本套系統中設有2層噴漿層、2個循環泵。正常情況下，2臺循環泵都運行。當一臺泵出現故障時，系統仍能保持運行。2臺循環泵都出現故障時，必須關閉系統以保證安全。

三、結束語

    本套FGD系統已正式投入運行，所有模擬量調節、順控邏輯均為自動控制，所有聯鎖保護均自動，全部實現自動控制。通過應用DCS系統，使得運行人員能方便地控制各種參數，操作簡單，確保了系統穩定運行，提高了系統地安全性，降低了運行人員的勞動強度，提高了工作效率。

參考文獻:

[1] 閻維平.電站燃煤鍋爐石灰石濕法煙氣脫硫裝置運行與控制[M].北京:中國電力出版社,2005.

[2] XDPS-400+系統手冊.新華控制工程有限公司,2006

[3] 孫克勤,鐘秦.火電廠煙氣脫硫系統設計建設及運行[M].北京:化學工業出版社,2005.