利用动态补偿优化脱硫系统石灰石浆液pH控制
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作者:刘津
摘 要：西塞山公司2台330MW机组石灰石浆液供给是由运行人员根据浆液pH浓度值和烟囱入口CEMS二氧化硫的实时监测值来进行操作，当机组工况突变，如果调整不及时会造成脱硫效率的下降，影响环保指标。680MW机组脱硫的石灰石浆液供给，是用实测石灰石浆液pH浓度计算值与pH浓度设定上下限值进行计算比较，来控制石灰石浆液供给电动阀门的开关以达到供浆的目的。该文以脱硫控制逻辑的改造为切入点，针对680MW机组脱硫pH计因只有D浆液循环泵一套浆液测量系统运行时，因测量入口法兰通径较窄使其浆液流通性差，造成该出口pH计测量不准，改造方案上利用动态补偿优化进行了论述，最后就脱硫pH的节能效果和控制进行了分析。
关键词：动态补偿优化 脱硫pH 石灰石浆液 效果分析
中图分类号：X701.3 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2020）09（a）-0065-03
Abstract： Limestone slurry supply of two 330MW units of Xisaishan company is operated by operators according to slurry pH value and CEMS sulfur dioxide real-time monitoring value at chimney inlet. If the unit working condition changes suddenly， if the adjustment is not timely， the desulfurization efficiency will be reduced and the environmental protection index will be affected. The limestone slurry supply for desulfurization of 680mw unit is calculated and compared with the calculated value of measured limestone slurry pH concentration and the upper and lower limit value of pH concentration to control the switch of limestone slurry supply electric valve to achieve the purpose of slurry supply. In this paper， the transformation of desulfurization control logic is taken as the breakthrough point. When the desulfurization pH meter of 680mw unit has only one set of slurry measurement system of D slurry circulating pump， the measurement of outlet pH meter is inaccurate due to the narrow diameter of measuring inlet flange. The dynamic compensation optimization is used in the transformation scheme. Finally， the energy-saving effect and control of desulfurization pH are analyzed.
Key Words： Dynamic compensation optimization; Desulfurization pH; Limestone slurry; Effect analysis
1 改造前漿液供给控制逻辑的问题
西塞山公司2台330MW机组在多年的运行过程中，石灰石浆液供给是由运行人员根据浆液pH浓度值和烟囱入口CEMS二氧化硫的实时监测值来进行操作。pH浓度值下降，烟囱入口CEMS二氧化硫上升时，启动供浆泵并打开泵出口电动门;pH浓度值升高，烟囱入口CEMS二氧化硫下降时，停止供浆泵并对供浆管道进行冲洗。
然而通过前文的分析可了解到石灰石浆液pH浓度值的测量稳定性和准确性都不够高，只能靠运行经验进行人工控制。当机组工况稳定时运行人员可将脱硫效率控制在合格水平，二氧化硫浓度的变化基本和石灰石浆液pH浓度值的变化呈反比关系;石灰石浆液密度在此期间基本能够控制在合格范围内。当机组工况突变负荷突然上升或突然下降时，脱硫原烟气二氧化硫浓度大幅变化，运行人员会投入相当大的精力去进行调整[1]，如果调整不及时会造成脱硫效率的下降，烟囱入口CEMS二氧化硫浓度不受控制;浆液循环泵启动台数少了二氧化硫浓度容易超标，启动台数多了二氧化硫浓度到零，同样算不合格数据，环保指标不达标。虽然二氧化硫浓度小时数据没有超标，但分钟数据时有超标排放情况发生。如果不对石灰石浆液供给控制系统进行逻辑优化，必然无法满足超低排放改造后的环保标准[2]。
#3机组吸收塔pH表#1、#2分别安装于3C、3D循泵出口管路，当2套石灰石浆液测量系统同时运行或C浆液循环泵运行时，pH的计算值没有问题，能够准确反映实时的浆液pH浓度，浆液自动供给可以投入运行。当只有D浆液循环泵一套浆液测量系统运行时，参与自动控制的pH计算值不准确，和实测正常pH值偏差较大，浆液自动供给无法正常投入，运行人员无法准确判断和及时操作，容易造成二氧化硫的排放值超标。 2 解决方案
测量系统运行时参与自动控制的pH计算值不准确，和实测正常pH值偏差较大，浆液自动供给无法正常投入，运行人员无法准确及时判断和操作，就容易造成二氧化硫的排放值超标。利用动态补偿优化控制逻辑图是为了提升仪表测量准确率、投入率和完好率，分析仪表的可靠性提升的同时使脱硫系统运行更加稳定，环保数据的控制和测量水平也达到一个新的高度[3]。
2.1 优化给控制策略图
经过检查控制逻辑策略图后发现，只有3C浆液循环泵的浆液pH浓度值参与了自动控制，3D浆液循环泵的浆液pH浓度值没有参与自动控制，所以如果3C泵不启动浆液自动供给就无法进行。
在策略图中添加3D浆液循环泵pH浓度值，添加3C和3D浆液循环泵的运行反馈信号、两个与模块（AND）、两个选择模拟输出模块（SWCH）、三个投切模块（CIN）、一个取平均模块。
2.2 引入两个pH值参与计算
2台循泵的浆液pH浓度值最后为选择功能块（SWCH）的输出值，再连接一个取平均功能块后，输出最终的浆液pH浓度实时计算值。
进行逻辑组态后，当机组正常运行时运行人员可以根据浆液循环泵的实际运行状态，在上位机画面上控制功能块的输出来实现让已运行循泵对应的pH浓度值参与自动控制，已停止循泵对应的pH浓度值退出自动控制。当只有3C循泵运行时功能块均输出3C循泵pH浓度值，经过取平均功能块输出当前pH浓度值;当只有3D循泵运行时进行相对应操作，输出3D循泵pH浓度值;当2台循泵同时运行时，则2台循泵pH浓度值同时输出至取平均功能块进行计算;如果C、D这2台循泵同时运行但有一个pH浓度值不准确，将该台不准确的pH计退出自动控制的计算。浆液pH浓度值计算逻辑得到完善，运行人可根据循泵运行情况进行调整，使浆液pH濃度值能够真实反映实际运行情况。
石灰石浆液pH浓度实时值经过取平均功能块计算后，再连接高级计算功能块进行计算。在此逻辑中将该模块设置为手动输出，能够实现将pH高、低限值设置并输出至模块中参与计算。加入高级计算功能块可实现各种不同的逻辑控制功能，通过在其内部进行组态实现pH浓度值的计算比较输出功能——3个模拟量输入计算后输出开关量。
通过比较设定值与实时值实现了浆液补给电动门的自动连锁控制功能：浆液实时pH浓度值小于设定下限值开门，大于设定上限值关门。为了确保浆液补给电动门检修调试的便利性，加入一个手自动投切按钮（PB）。按钮PB分别连接与逻辑块（AND）和脉冲逻辑块，脉冲模块设定时间为2s，确保指令顺利发出。石灰石浆液补给电动门的控制模块，该功能块也为高级计算块，其内部逻辑组态为标准模块，电动门和泵、风机均使用此控制块逻辑组态。
在石灰石浆液补给电动门上位机操作画面内，增加了pH浓度设定值的操作窗口，并在电动门下方增加自动投切按钮。
3 优化逻辑后的效果
680MW机组脱硫石灰石浆液供给自动控制逻辑修改完成后，通过对设备在实际运行调节过程的观察情况来看改造效果良好。通过查阅浆液供给电动阀门的资料得知该电动阀门本体为不锈钢材质的蝶形阀。2台供浆泵的运行方式为一台24h连续运行，另一台设为备用或根据需要可随时进行倒泵操作。
在供浆电动阀门前安装有浆液回流管，供浆门关闭时浆液可回流至石灰石浆液箱;供浆电动阀门后还有管道冲洗水电动门，当pH浓度值达到设定上限值后关闭供浆电动阀门，阀门全关反馈信号到位时管道冲洗水电动门立即自动打开，全开反馈信号到位并延时1min冲洗供浆管道后，再自动关闭。
分析石灰石供浆阀门开反馈和pH浓度值趋势图可知，从上至下第一条和第二条曲线为石灰石pH浓度值，当其降至设定低限值时，供浆阀门开反馈（第三条曲线）由0变为1即石灰石供浆阀门打开;当pH浓度升至设定高限值时，供浆阀门开反馈（第三条曲线）由1变为0即石灰石供浆阀门关闭。从整个趋势图组来看，此时两台pH计的浓度值都投入自动控制，石灰石供浆阀门始终根据设定的上下限值来开关对pH浓度值进行调整，2台循泵出口的pH浓度值的变化趋势基本一致，pH值降低时阀门打开，反之则关闭，pH浓度值基本运行在5.0～6.0之间。综上情况来看，680MW机组脱硫可通过设定pH浓度上下限值，动态补偿来调整石灰石供浆阀门的开关来实现对浆液pH浓度值的控制，自动供浆逻辑的修改成功。
4 结语
超低排放改造工程完成后，利用动态补偿优化提高了浆液pH的稳定性和石膏浆液使用质量，并延长了设备、表计的使用寿命，保护了环境，符合国家环保要求。
参考文献
[1] 许程.湿法脱硫工程pH计的测量安装方式优化设计[J].石化技术，2016（11）：92.
[2] 董庆武，郑国强.湿法脱硫浆液pH值优化控制的设计及应用[J].中国环保产业，2019（1）：35-39.
[3] 孙园园，罗新华，熊巍.脱硫塔内浆液密度及pH值测量装置的改进研究[J].东北电力技术，2018（7）：22-25.
[4] 张广璞.基于模型预测控制的超超临界机组脱硫控制系统优化[D].山东大学，2019.
[5] 戴敏.循环流化床锅炉烟气脱硫除尘系统改造与研究[D].江苏大学，2019.
[6] 李碧云，蔡远飞.超低排放技术在循环流化床锅炉氨法烟气脱硫中的应用[J].化肥工业，2019，46（3）：34-37.
[7] 赵文立.石灰-石膏法技术在陶瓷厂烟气脱硫系统中应用[J].陶瓷，2020，（5）：35-38.
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