【文章內(nèi)容簡介】 一半。 我國引進(jìn)的技術(shù)以石灰 /石灰石法為主。 FGD 工藝方案中，石灰石或石灰為吸收劑的強制氧化濕式脫硫方式是目前 最成熟、應(yīng) 用最廣泛的脫硫技術(shù)。 典型的 濕式煙氣脫硫工藝流程圖如 圖所示 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 12 頁 石灰 石濕法脫硫的 基本 原理 石灰石 （ 石灰 ） 石膏濕法脫硫 系統(tǒng) 基本工藝流程 如下 石灰石 （ 石灰 ） 石膏濕法脫硫工藝系統(tǒng)主要有：煙氣系統(tǒng)、吸收氧化系統(tǒng)、漿液制備系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)、排放系統(tǒng)組成。其基本工藝流程如下： 鍋爐煙氣經(jīng)電除塵器除塵后，通過增壓風(fēng)機、 GGH(氣體 氣體換熱器 )降溫后進(jìn)入吸收塔。在吸收塔內(nèi)煙氣向上流動且被向下流動的循環(huán)漿液以逆流方式洗滌。循環(huán)漿液則通過噴漿層內(nèi)設(shè)置的噴嘴噴射到吸收塔中，以便脫除 SO SO HCl 和 HF，與此同時在 “ 強制氧化工藝 ” 的處理下反應(yīng)的副產(chǎn)物被導(dǎo)入的空氣氧化為石膏（ CaSO4 2H2O），并消耗作為吸收劑的石灰石。循環(huán)漿液通過漿液循環(huán)泵向上輸送到噴淋層中，通過噴嘴進(jìn)行霧化，可使氣體和液體得以充分接觸。每個泵通常與其各自的噴淋層相連接，即通常采用單元制。 在吸收塔中，石灰石與二氧化硫反應(yīng)生成石膏，這部分石膏漿液通過石膏漿液泵排出，進(jìn)入石膏脫水系統(tǒng)。脫水系統(tǒng)主要包括石膏水力旋流器（作為一級脫水設(shè)備）、漿液分配器和真空皮帶脫水機。 經(jīng)過凈化處理的煙氣流經(jīng)兩級除霧器除霧，在此處將清潔煙氣中所攜帶的漿液霧滴去除。同時按特定程序不時地用工藝水對除霧器進(jìn)行沖洗。進(jìn)行除霧器沖洗有兩個目的， 一是防止除霧器堵塞，二是沖洗水同時作為補充水，穩(wěn)定吸收塔液位。 煙氣脫硫技術(shù)屬于燃燒后的脫硫。 在吸收塔出口，煙氣一般被冷卻到 46~55℃ 左右，且為水蒸氣所飽和。通過 氣 氣換熱器 將煙氣加熱到 80℃ 以上，以提高煙氣的抬升高度和擴散能力。 最后，潔凈的煙氣通過煙道進(jìn)入煙囪排向大氣。 脫硫過程主 要 反應(yīng) 有 吸收反應(yīng) 、 中和反應(yīng)和氧化反應(yīng) ： 1. SO2 + H2O → H 2SO3 (21) 2. CaCO3 + H2SO3 → CaSO 3 + CO2 + H2O (22) 3. CaSO3 + 1/2 O2 → CaSO 4 (23) 4. CaSO3 + 1/2 H2O → CaSO 3 1/2 H2O 結(jié)晶 (24) 5. CaSO4 + 2H2O → CaSO 4 2H2 結(jié)晶 (25) 6. CaSO3 + H2S3 →Ca (HS O3)2 (26) 石灰 /石灰石 石膏濕法煙氣脫硫工藝的化學(xué)原理如下， H175。氫離子和 HS 175。離子； (由氧化風(fēng)機送入的空氣 )溶解在水中，將 HSO3175。氧化成 SO4 2； 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 13 頁 3. 吸收劑中的碳酸鈣在一定條件下于水中生成 Ca2+離子。在吸收塔內(nèi)，溶解的二氧化硫、碳酸鈣及氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成石膏 (CaSO4 2H2O)。 由于吸收劑循環(huán)量大和氧化空氣的送入，吸收塔下部漿池中的邢化一或亞硫酸鹽幾乎全部被氧化為硫酸根或者硫酸 鹽，最后在 CaSO4達(dá)到一定過飽和度后結(jié)晶形成石膏 —— CaSO4 2H2O，石膏可根據(jù)需要進(jìn)行綜合利用或者拋棄處理。 同時煙氣中的 HCl、 HF 與 CaCO3的反應(yīng)，生成 CaCl2或 CaF2。吸收塔中的 pH 值通過注入石灰石漿液進(jìn)行調(diào)節(jié)與控制，一般 pH 值在 ~ 之間 。 脫硫原理主要是使用堿性漿液如石灰石、石灰或碳酸鈉等，噴入吸收塔中對煙氣進(jìn)行洗滌，從而除去煙氣中的 SO2，其反應(yīng)式是 CaCO3+SO2+1/2 H2 → CaSO4 1/2 H2O+CO2 CaO+S 2+1/2H2 → CaSO3 1/2 H2O 濕式石灰石（石灰） — 石膏回收法中的煙氣脫硫的全部化學(xué)反應(yīng)是在吸收塔和氧化池兩部分內(nèi)完成的。 除塵后的鍋爐煙氣經(jīng)過增壓風(fēng)機增壓，通過熱交換器交換熱量降溫后從底部進(jìn)入脫硫塔，與石灰石漿液發(fā)生反應(yīng)，煙氣中的 S 2 被吸收而生成 H2SO3。隨后 H2S 3被離解為 H+和 HSO3離子，一部分 HSO3被煙氣中的 O2氧化成 H2SO4，在和循環(huán)液中 CaCO3驚醒中和反應(yīng)， 成為 CaSO4 2H2O；另一部分 HSO3在吸收塔儲槽中被空氣氧化成 H2SO4， 再和原料中的 CaCO3中和，形成 CaSO4 2H2O。 凈化后的煙氣經(jīng)除霧器 除去煙氣中攜帶的液滴，通過熱交換器升溫后從煙囪排出。反應(yīng)物 CaSO3進(jìn)入脫硫塔底 部的漿液池，被通過氧化風(fēng)機鼓入的空氣強制氧化，生成 CaSO4，繼而生成石膏。為了使生成的石膏不斷排除，新鮮的石灰石 /石灰漿液需要連續(xù)補充，才能得到純度較高的石膏。 本工藝先經(jīng)除塵器除去 %以上的煙塵，再進(jìn)行脫硫。在電除塵器后的引風(fēng)機后面引出兩路煙道，一路接至脫硫系統(tǒng)，一路作為旁路系統(tǒng)，當(dāng)脫硫系統(tǒng)發(fā)生故障時可及時切換至旁路，保證鍋爐系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。 石灰石濕法脫硫的系統(tǒng)組成和主要設(shè)備 石灰石濕法煙氣脫硫的工藝流程主 要包括 石灰石漿液制備系統(tǒng)、煙氣系統(tǒng)、 SO2吸收系統(tǒng)、石膏脫水及輸送系統(tǒng) 、 排放系統(tǒng)、工藝和工業(yè)水系統(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)、雜用和儀用壓縮空氣系統(tǒng) 。 每個系統(tǒng)都是一個完整的子系統(tǒng) ,當(dāng)以 PLC 作為系統(tǒng)主控 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 14 頁 機時 ,每個子系統(tǒng)可以作為 PLC 的一個功能模塊。 （ 1）石灰石漿液制備系統(tǒng)。石灰石粉從粉倉下部出來，經(jīng)給料機、輸粉機進(jìn)入石灰制漿池，加入工藝水控制將夜?jié)舛葹?30%的質(zhì)量濃度。石灰石制漿池中的漿液經(jīng)藥液輸送泵送人石灰漿液儲罐。石灰漿液儲罐中裝有攪拌器，用以防止石灰石沉淀。石灰漿液儲罐中的石灰石漿液通過藥業(yè)泵送入吸收塔。石灰 石漿液有一定的設(shè)計濃度，其給料速度需根據(jù)鍋爐負(fù)荷、煙氣中的 SO2濃度、石灰石漿液的 pH 值確定。 石灰石制漿系統(tǒng)的主要設(shè)備包括石灰石儲藏、制漿池攪拌泵、石灰漿液儲罐、儲漿罐攪拌器、藥液攪拌泵、藥液泵等。 （ 2）煙氣系統(tǒng) 。 煙氣系統(tǒng) 為脫硫運行提供煙氣通道，配合煙氣脫硫裝置的投入和切除，一方面，降低吸收塔入口的煙溫，以滿足吸收塔化學(xué)反應(yīng)所需的最佳煙氣溫度要求；另一方面，提高凈化煙氣溫度，保護(hù)尾部煙道和煙囪。 在煙氣進(jìn)口及旁路煙道上分別設(shè)置有擋板門 ，脫硫裝置運行時 FGD 進(jìn)、出口擋板打開， 煙氣通過脫硫裝置；當(dāng)脫硫裝置發(fā) 生故障或檢修時， FGD 進(jìn)、出口擋板門關(guān)閉，煙氣通過旁路擋板門進(jìn)入煙囪，不會影響到機爐運行。 該系統(tǒng)還設(shè)有煙氣 — 煙氣換熱器（ GGH），用 FGD 上游的熱煙氣來加熱下游的凈煙氣。當(dāng)煙氣通過煙氣進(jìn)口煙氣擋板后首先進(jìn)入 GGH 的吸熱側(cè)，放熱降溫后進(jìn)入吸收塔頂部脫硫，經(jīng)脫硫后的凈化煙氣再經(jīng)過 GGH 放熱側(cè)被加熱到 90℃，通過引風(fēng)機經(jīng)煙囪排入大氣。 煙氣系統(tǒng)的主要設(shè)備包括 煙道擋板、煙氣換熱器、增壓風(fēng)機等。 （ 3） SO2吸收系統(tǒng) 。 SO2吸收利用石灰石漿液吸收煙氣中的 SO2生成亞硫酸產(chǎn)物，然后被氧化空氣氧化， 以石膏的形式晶體析出 。吸收塔由吸收塔漿池和吸收區(qū)組成，塔內(nèi)布置有若干噴淋層，由再循環(huán)泵吧吸收塔漿池中的漿液輸送至噴淋層，將夜通過噴嘴成霧狀噴出， SO2與噴淋漿液或逆流接觸并與之反應(yīng)。通過吸收器的經(jīng)驗凈煙氣經(jīng)位于吸收塔上部的除霧器排除。 S 2吸收系統(tǒng)是 FGD 的核心裝置，主要設(shè)備包括吸收塔、石灰石漿液循環(huán)泵、氧化風(fēng)機、除霧器等。 （ 4） 石膏脫水及輸送系統(tǒng) 。來自吸收塔濃度比較稀的石膏漿，經(jīng)排出泵送入水里旋流器濃縮后進(jìn)入皮帶真空脫水機脫水成含水量小于 10%的石膏粉狀晶粒，其純度可達(dá) 90%以上，在經(jīng)過皮帶運輸機存入石膏倉庫。系統(tǒng)的主要 設(shè)備包括石膏漿液排出南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 15 頁 泵、石膏水泵、水力旋流器、真空皮帶脫水機、石膏儲藏等。 （ 5） 排放系統(tǒng) 。排風(fēng)系統(tǒng)用于儲存 FGD 裝置大修或發(fā)生故障時由 FGD 裝置排出的漿液。事故將夜排放系統(tǒng)主要由事故水泵、事故漿罐、攪拌器等組成。 （ 6） 工藝和工業(yè)水系統(tǒng) 。 工藝和工業(yè)水系統(tǒng) 為脫硫系統(tǒng)提供補給、沖洗等功能的各類用水，其主要設(shè)備包括工藝水箱、工業(yè)水箱、工藝水泵等。 （ 7） 廢水處理系統(tǒng) 。 廢水處理系統(tǒng)處理石膏脫水系統(tǒng)產(chǎn)生的廢水，以滿足排放要求。 （ 8） 雜用和儀用壓縮空氣系統(tǒng) 。 雜用和儀用壓縮空氣系統(tǒng) 為系統(tǒng)提供控制用氣，主要設(shè)備有空氣壓 縮機等。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 16 頁 第三章 控制方案設(shè)計 石灰石濕法煙氣脫硫 控制系統(tǒng)由石灰石漿液制備控制、煙氣脫硫控制、脫硫塔液位控制、脫硫塔壓力控制、循環(huán)液控制、石膏制備回收控制等部分組成。在該系統(tǒng)中，氧化池 Ph 值、脫硫塔內(nèi)壓力、煙氣溫度、增壓風(fēng)機壓力是控制的關(guān)鍵參數(shù)。 火電廠煙氣脫硫系統(tǒng)要兼顧安全和調(diào)節(jié)的功能。其安全功能要求實現(xiàn)系統(tǒng)順序控制、報警、故障連鎖的功能；調(diào)節(jié)功能要求保證脫硫塔氧化池中的石灰漿液 pH 值穩(wěn)定， 脫硫塔內(nèi)液位保證在安全范圍內(nèi)。 反應(yīng)后的石灰漿液 pH 值主要靠控制石灰石藥液流量實現(xiàn) 的 控制需求 石灰石濕法煙氣脫硫 控制系統(tǒng) 既包括順序啟停功能、 模擬量 調(diào)節(jié) 控制 功能、報警功能等系統(tǒng)必備的功能，又包含指示燈測試 功能、 pH 調(diào)節(jié)功能 等特有功能。 石灰石濕法煙氣脫硫 控制系統(tǒng)需要實現(xiàn)的主要功能如下： 自動順序啟動功能 為防止設(shè)備啟停沖擊電網(wǎng)，系統(tǒng)需要實現(xiàn)順序啟動。 按下啟動按鈕 2s 后石灰石制漿子系統(tǒng)、煙氣脫硫子系統(tǒng)和循環(huán)液處理子系統(tǒng)的裝置設(shè)備會按 規(guī)定 的 順序開啟。 安全自動停機功能 設(shè)備按一定的順序停機能保證系統(tǒng)運行安全。按下停止按鈕后自動按煙氣擋板、給料機、循環(huán)泵、攪拌泵的的順序停止洗。停 機公車公眾提供自動清洗和自動復(fù)位功能。 安全脫硫運行功能 當(dāng)通入煙氣條件成立時才能允許通入煙氣，若不具備通入煙氣的條件時無法將煙氣脫硫系統(tǒng)，煙氣經(jīng)旁路擋板直接通往煙囪。 系統(tǒng)安全保護(hù)功能 脫硫吸收塔的液位高于 緊急處理值時啟動事故排放系統(tǒng)可將吸收塔內(nèi)液位維持在正常值 狀態(tài)監(jiān)測和 報警功能 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 17 頁 當(dāng)系統(tǒng)設(shè)備故障時 ，模擬量單數(shù)達(dá)到警報值 運行目標(biāo)參數(shù)在線修改功能 運行人員在上位機上可以在給定范圍內(nèi)方便的修改吸收塔液位目標(biāo)值、增壓風(fēng)機壓力目標(biāo)值、石灰藥業(yè)流量目標(biāo)值等。 維護(hù)工程師可以在上位機上修改煙氣進(jìn)口溫 度、增壓風(fēng)機壓力目標(biāo)值和報警偏差值、脫硫塔內(nèi)液位報警值和緊急處理值、 pH 值目標(biāo)值和報警偏差值、石膏生成濃度等在線修改。 自動投入除霧器和工藝水功能 脫硫系統(tǒng)運行時除霧器按自動一定的頻率工作，當(dāng)鍋爐負(fù)荷變化時改變除霧器閥門的數(shù)量。 吸收塔內(nèi)液位低時開啟吸收塔工藝水閥，液位正常時自動關(guān)閉。 8 指示燈測試功能 系統(tǒng)在長期運行后，指示燈可能會出現(xiàn)一些故障，為了方便測定指示燈是否能夠正常使用，在程序中特別加入指示燈測試功能。 按 “燈測試”按鈕，所有指示燈點亮，取消“燈測試”按鈕，所有指示燈熄滅。 自動 pH 值控 制功能 手動自動切換功能 煙氣通入后 之后系統(tǒng)進(jìn)入手動控制，當(dāng)滿足一定條件后系統(tǒng)自動切到自動控制。 控制系統(tǒng)分析 系統(tǒng)架構(gòu) 系統(tǒng)架構(gòu)一般有三種， 不帶上位機的單純控制柜系統(tǒng)，帶基于 HMI 與 PLC 直接連接的上、下位機監(jiān)控系統(tǒng)以及基于數(shù)據(jù)高速公路的上、下位機兩層架構(gòu)的可擴展監(jiān)控系統(tǒng)。本次畢業(yè)設(shè)計的案例采用典型的監(jiān)控上位機 +PLC 下位機的兩層架構(gòu)系統(tǒng)。 火電廠煙氣脫硫控制系統(tǒng) 涉及設(shè)備多， 邏輯性強。脫硫控制系統(tǒng)主要完成脫硫南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 18 頁 過程中系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)的監(jiān)測和調(diào)節(jié)、相關(guān)設(shè)備的啟停和連鎖保護(hù)，包含啟?？刂啤⒅茲{控制、風(fēng)煙控制、石膏制備控制、工藝水和循環(huán)液控制、報警等控制功能。用PLC 構(gòu)成分布式控制系統(tǒng)的控制站，通過工業(yè)以太網(wǎng)和上位機連接 監(jiān)控上位機 +PLC下位機的兩層架構(gòu)系統(tǒng)具有自動化程度高 、數(shù)據(jù)采集量大、實時性強、可靠性和系統(tǒng)冗余要求高等特點。 這種架構(gòu)系統(tǒng)中，上位機用于參數(shù)設(shè)定和修改，狀態(tài)參數(shù)的在線顯示，現(xiàn)場控制的執(zhí)行者為 PLC。 針對脫硫系統(tǒng)操作環(huán)境特點，上位機運用施耐德 XBTGT5330 觸摸屏，在 PLC 在運行過程中可以設(shè)定和修改參數(shù)，狀態(tài)參數(shù)在線顯示 。 圖 3 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D 控制系統(tǒng)功能分 析 火電廠煙氣脫硫控制系統(tǒng) PLC 控制系統(tǒng)的功能包括數(shù)據(jù)采集和出路、模擬量控制、順序控制及聯(lián)鎖保護(hù)三部分。 以下系統(tǒng)的控制直接由 FGD_PLC 的硬件實現(xiàn)： 煙氣系統(tǒng)（所