貝加萊APROL DCS系統(tǒng)在電廠煙氣脫硫自動(dòng)化工程中的應(yīng)用

　　經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，我國(guó)因燃煤排放二氧化硫急劇增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1990年全國(guó)煤炭消耗量10.52億噸，到1995年煤炭消耗量增至12.8億噸，二氧化硫排放量達(dá)2370萬噸，超過歐洲和美國(guó)，居世界首位。我國(guó)部分區(qū)燃用高硫煤，燃煤設(shè)備未能采取脫硫措施，致使二氧化硫排放量不斷增加，造成嚴(yán)重環(huán)境污染。據(jù)國(guó)家環(huán)境保護(hù)局對(duì)全國(guó)2177個(gè)環(huán)境監(jiān)測(cè)站13年（1981-1993年）監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析表明，環(huán)境空氣中二氧化硫濃度超標(biāo)城市不斷增多，目前已有62.3%城市二氧化硫年平均濃度超過國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，日平均濃度超過三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（二氧化硫年平均濃度二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值為0.06毫克/立方米，是人群環(huán)境中長(zhǎng)期暴露不受危害基本要求;日平均濃度三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值為0.25毫克/立方米，是人群環(huán)境中短期暴露不受急性健康損害最低要求。環(huán)境空氣中二氧化硫主要危害是引起人體呼吸系統(tǒng)疾病，造成人群死亡率增加）。為控制燃煤造成SO2大量排放，遏制酸沉降污染惡化趨勢(shì)，防治城市空氣污染，國(guó)家出臺(tái)了《燃煤二氧化硫排放污染防治技術(shù)政策》。1991年10月29日國(guó)家環(huán)境保護(hù)局批準(zhǔn)《燃煤電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，其中GB 13223——91 、GBJ4——73 、代替廢氣電站部分中規(guī)定了燃煤電廠二氧化硫允許排放量及煙塵允許排放濃度，詳細(xì)介紹了不同燃煤電廠SO2排放量以及SO2最高允許排放濃度計(jì)算方法，適用于全國(guó)除層燃和拋煤發(fā)電鍋爐以外燃煤電廠。

　　我院于2005年與浙大網(wǎng)新公司合作，對(duì)湖南岳陽華能電廠二期2×300Mw #1、#2機(jī)組進(jìn)行了煙氣脫硫自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)調(diào)試工作。

2 脫硫工藝種類

　　煙氣脫硫技術(shù)分為兩大類，即濕法煙氣脫硫技術(shù)和干法煙氣脫硫技術(shù)。濕法煙氣脫硫燃煤發(fā)電廠及中小型燃煤鍋爐上獲廣泛應(yīng)用，成為當(dāng)今世界上燃煤發(fā)電廠采用脫硫主導(dǎo)工藝技術(shù)。這是濕法煙氣脫硫效率高、設(shè)備小、易控制、占面積小以及適用于高中低硫煤等。目前，國(guó)內(nèi)外燃煤發(fā)電廠中，濕法煙氣硫占總煙氣脫硫85%左右，并有逐年增加趨勢(shì)。我國(guó)中小型燃煤鍋爐中，濕法煙氣脫硫占98%以上，接近100%。

　　石灰石法占濕法技術(shù)36.7%。石灰石來源豐富，價(jià)格比石灰低多，多年來形成了濕法石灰石——石膏煙氣脫硫技術(shù)，并國(guó)內(nèi)外燃煤發(fā)電廠中獲廣泛應(yīng)用，其應(yīng)用量有逐年增加趨勢(shì)。還有拋棄法即對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行拋棄處理。但石灰石/石灰-石膏拋棄法呈逐年下降趨勢(shì)。這是石灰石/石灰——石膏法副產(chǎn)建筑材料石膏，對(duì)環(huán)境不造成二次污染所致。另外，還有回收法，強(qiáng)制使CaSO3氧化成CaSO4（石膏）并加以回收。其它濕法技術(shù)有雙堿法、氧化鎂法、氨法、維爾曼-洛德法等各占48.3%。而干法煙氣脫硫技術(shù)則脫硫劑是干態(tài)濕態(tài)，最終反應(yīng)產(chǎn)物都為干態(tài)。

3 岳陽電廠煙氣脫硫工藝原理

　　岳陽電廠脫硫工藝采用濕式石灰石—石膏化學(xué)吸收法對(duì)排放煙氣進(jìn)行脫硫。濕法煙氣脫硫基本原理有物理吸收和化學(xué)吸收法兩種原理。物理吸收速率較低，現(xiàn)代煙氣中很少單獨(dú)采用物理吸收法。若被吸收氣體組分與吸收液組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，則稱為化學(xué)吸收。化學(xué)吸收過程中，被吸收氣體與液體相組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，有效降低了溶液表面上被吸收氣體分壓，增加了吸收過程推動(dòng)力，即提高了吸收效率又降低了被吸收氣體氣相分壓。，化學(xué)吸收速率比物理吸收速率大多。

　　該電廠煙氣脫硫系統(tǒng)（FGD）#3、#4機(jī)組設(shè)計(jì)為每爐一座吸收塔和其它附屬設(shè)備。其基本原理是煙氣脫硫生成石膏后，被儲(chǔ)存石膏堆場(chǎng)中。

 
　　石灰石-石膏濕法煙氣脫硫基本化學(xué)反應(yīng)如下：

 
　　
　　以#3機(jī)組為例，岳陽電廠脫硫工藝流程如圖1所示。

圖1 脫硫工藝流程圖

　　煙氣脫硫系統(tǒng)工藝主要包含：煙氣系統(tǒng)、吸收系統(tǒng)、石灰石漿液制備及供給系統(tǒng)、石膏旋流系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)、排空系統(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)等。由以下主要部件組成：吸收塔、氣氣換熱器、增壓風(fēng)機(jī)及其它設(shè)備和輔助系統(tǒng)、石灰石漿液制備和石膏脫水機(jī)等。

　　每套FGD系統(tǒng)處理電廠一臺(tái)鍋爐煙氣。煙氣系統(tǒng)包括增壓風(fēng)機(jī)、GGH、原煙氣擋板、凈煙氣擋板、旁路擋板、擋板密封風(fēng)機(jī)。擋板切換至FGD運(yùn)行后，煙氣增壓風(fēng)機(jī)和GGH進(jìn)入吸收塔，凈煙氣吸收塔內(nèi)冷卻至飽和溫度，GGH內(nèi)到重新加熱以保證凈煙氣進(jìn)入煙囪前能達(dá)到所要求溫度80℃。

　　吸收系主要用來洗脫SO2、SO3、HF、HCL和飛塵。新鮮石灰石漿液不斷加入吸收塔，副產(chǎn)品石膏漿液、石灰石漿液和水混合漿液一直吸收塔內(nèi)從循環(huán)池至噴淋層不斷循環(huán)?；旌蠞{液噴嘴處霧化為非常細(xì)小直徑小液滴，小液滴滴落回循環(huán)池過程中，去煙氣中SO2、SO3、HF、HCL和飛塵等。

　　石灰石漿液制備及供給系統(tǒng)由石灰石卸料系統(tǒng)、濕磨系統(tǒng)、石灰石漿液緩沖系統(tǒng)組成，主將來自磨機(jī)系統(tǒng)石灰石漿液稀釋成20%Wt石灰石漿液，然后送往吸收塔。

　　石膏是洗滌工藝產(chǎn)品，石膏漿液中含有（如氧化鎂、氯化鈣）石膏、石灰、CaF2和其它雜物顆粒，需要對(duì)石膏進(jìn)行凈化，將石膏從其它物質(zhì)中分離出來。石膏凈化分兩部進(jìn)行：分離和脫水，分離石膏旋流系統(tǒng)中進(jìn)行，接著第二步則石膏（真空皮帶）脫水系統(tǒng)中進(jìn)行。

 
　　排空和廢水系統(tǒng)屬于輔助系統(tǒng)，保證脫硫系統(tǒng)穩(wěn)定、合格運(yùn)行。

4 APROL系統(tǒng)脫硫綜合自動(dòng)化項(xiàng)目中應(yīng)用

　　華能岳陽電廠二期擴(kuò)建2×300MW機(jī)組煙氣脫硫工程與華能岳陽電廠二期擴(kuò)建工程于2005年同時(shí)動(dòng)工，我們負(fù)責(zé)煙氣脫硫綜合自動(dòng)化控制系統(tǒng)開發(fā)調(diào)試。

　　該工程控制點(diǎn)數(shù)共3700多點(diǎn)，如表1所示：

　　表 1 華能岳陽電廠二期擴(kuò)建2×300MW機(jī)組煙氣脫硫監(jiān)控點(diǎn)


　　將脫硫系統(tǒng)自動(dòng)控制分為兩個(gè)區(qū)，即制漿區(qū)和脫硫區(qū)。制漿區(qū)負(fù)責(zé)自動(dòng)控制脫硫漿液制造和輸送;而脫硫區(qū)則又分別對(duì)SO2濃度回路、石灰石粉制漿濃度和脫硫塔煙氣溫度進(jìn)行控制。

　　脫硫系統(tǒng)特點(diǎn)，將整個(gè)系統(tǒng)劃分為三部分進(jìn)行監(jiān)控，#1脫硫系統(tǒng)、#2脫硫系統(tǒng)和公用系統(tǒng)。#1、#1脫硫系統(tǒng)分別對(duì)#1、#2脫硫煙氣系統(tǒng)、吸收系統(tǒng)、石灰石漿液制備及供給系統(tǒng)、石膏旋流系統(tǒng)和石膏脫水等系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控;公用系統(tǒng)主要對(duì)工藝水系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、石灰石漿液制備系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)及電氣系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視和控制。

　　APROL R3.0是貝加萊公司研發(fā)新一代創(chuàng)新型過程控制系統(tǒng)，采用NOVELL SUSE Linux9.3操作系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有完全通用性，從終端到顯示層，都可由中央工程設(shè)計(jì)工具CAE Manager完成配置。整體配置完成后存儲(chǔ)到中央過程控制數(shù)據(jù)庫?？梢詮臄?shù)據(jù)庫控制計(jì)算機(jī)和過程控制系統(tǒng)控制器上下載項(xiàng)目?jī)?nèi)容，確保了資源中所有配置數(shù)據(jù)一致性。使用集成下載管理器將數(shù)據(jù)下載到操作站點(diǎn)，可選冗余過程數(shù)據(jù)庫和控制器。硬件可使用貝加萊控制家族中CP360/380/382。