某电厂烟气海水脱硫控制系统的应用研究X马欣欣1,路永军1,王利红2(11国电华北电力设计院工程有限公司,北京　100011;21深圳市西部电力有限公司,广东　深圳　518052)摘　要:详细介绍了深圳西部电厂烟气海水脱硫工艺及控制系统的设计和运行方案,并通过对系统试运行和调试过程的分析,研究烟气海水脱硫控制系统的设计和应用。

关键词:烟气;二氧化硫;海水;脱硫;控制中图分类号:T M621 文献标识码:B 文章编号:1671-9913(2003)02-0054-06　The Application R esearch of Control System ofFlue G as DesulphurizationMA X in2xin,LU Y ong2jun,WANG Li2hong(11North China Power Engineering(Beijing).Co.,Ltd.,Beijing　100011,China;21Shenzhen West Power Limited company,Shenzhen　518052,China)Abstract:Describing the design and operation for the flue gas desulfurization system by sea in the Shenzhen West P ower Plant,analyzing the problem during commissioning and operating,studying the design and apply for the control system of the flue gas desulfurizating system by sea.K ey w ords:flue gas;S O2;sea;desulfurization;control1　工程概况深圳西部电厂工程为2×300MW国产燃煤机组,控制系统采用ABB公司的PROC ONTRO LP分散控制系统。

两台机组已分别于1996年10月和1997年7月并网发电。

根据电力工业部对该工程环境影响报告书预审意见和国家环保局对该工程环境影响报告书的批复意见,要求在第二台机组上安装烟气脱硫装置(FG D)。

通过反复论证比较,电力工业部和国家环保局同意深圳西部电厂工程作为采用烟气海水脱硫工艺的工程试点和示范项目,在深圳西部电厂4号锅炉上加装烟气海水脱硫系统。

经过多轮谈判,最终该工程主设备采用挪威ABB环境公司的烟气海水脱硫技术和设备,并采用与主机组控制系统一体化的控制系统,即ABB公司的PRO2 C ONTRO L-P分散控制系统。

2　烟气海水脱硫工艺系统深圳西部电厂烟气海水脱硫工艺是属于Flakt2Hydro工艺类,即不添加任何化学物质,仅利用纯海水洗涤烟气的脱硫工艺。

因此,该工程的海水烟气脱硫系统(Flue G as Desulfurization,X收稿日期:2003-05-09作者简介:马欣欣(1956-),女,北京人,高级工程师,从事火力发电厂自动控制系统设计和研究工作。

简称FG D )是一套利用海水作为脱硫剂脱掉电厂烟气中的二氧化硫成分的工艺系统,其工艺流程见图1。

FG D 能在发电机组运行过程中投入或切除,并且对机组的主系统基本没有影响。

FG D 包括一套烟气处理系统和一套海水处理系统。

图1　烟气海水脱硫系统工艺流程示意图211　烟气系统如图1所示,锅炉烟气从引风机出口经烟道进入脱硫系统,再经专用的烟气增压风机升压后,进入气-气热交换器(GGH )降温,然后从吸收塔底部进入,自下而上流经吸收塔,与自上而下的海水充分混和以达到洗涤的目的,吸收塔出口的清洁烟气经GGH 加热升温至70℃以上,然后经FG D 出口挡板进入烟囱,排入大气。

另外,在FG D 入口挡板和出口挡板间设有100%旁路烟道及旁路挡板门,以便在FG D 系统停运或检修时不影响机组的正常运行。

212　海水系统凝汽器冷却水从紧贴虹吸井的吸水池经海水升压泵增压后送入吸收塔顶部,自上而下通过吸收塔。

酸化的吸收塔废水依靠重力流入海水处理厂的混合池,与来自虹吸井的海水进行充分混和,然后进入曝气池。

两台曝气风机将空气鼓入曝气池,细碎的气泡使曝气池内海水的溶解氧达到饱和,并将亚硫酸盐氧化成硫酸盐。

同时,通过曝气加快了海水中重碳酸根离子(HC O -3)中和氢离子(H +)并释放出二氧化碳(C O 2)的速度,将海水PH 值及其他有关的指标恢复达标后通过排水沟排入大海。

213　烟气海水脱硫原理在吸收塔中,通过向下喷射与烟气逆向流动的海水洗涤脱去烟气中的二氧化硫(S O 2),因此S O 2被带入海水。

进入海水的S O 2在排入大海前被氧化成硫酸盐,在海水处理厂,通过向海水鼓风去除S O 2。

烟气中的二氧化硫(S O 2)在吸收塔中被海水吸收生成亚硫酸根离子(S O 32-)和氢离子(H +),然后作为吸收塔废水进入海水处理厂混合池和曝气池中;在曝气池中,向吸收了二氧化硫(S O 2)的酸性海水中通入大量空气,使亚硫酸根离子(S O 32-)与空气中的氧(O 2)反应生成稳定的硫酸根离子(S O 42-)和一部分硫酸盐;同时,利用海水中的碳酸根离子(C O32-)和重碳酸根离子(HC O3-)中和氢离子(H+)使海水PH值得以恢复。

其反应过程的主要化学方程式如下:S O2(气)]S O2(液)S O2(液)+H2O]S O32-+2H+S O32-+1/2O2(气)]S O42-C O32-+H+]HC O3-HC O3-+H+]C O2(气+液)+H2O214　FG D系统主要性能指标煤的含硫量 0163%烟气量11×105Nm3/h烟气含尘量190mg/Nm3海水用量43200m3/h海水盐度213%海水PH715脱硫效率90%3　烟气海水脱硫控制系统311　仪表控制系统概况本工程FG D控制系统选用与主机组分散控制系统(DCS)相同的设备。

FG D控制系统作为#4机组DCS的一个站,挂在#4机组PROC ON2 TRO L-P过程控制级的一条Rem ote Bus总线上(PROC ONTRO L-P的过程控制级上,一共可以接八条Rem ote Bus总线,#4单元机组DCS接在其中一条Rem ote Bus总线上),并且与主机组共用单元控制室的操作员站和工程师站(就地不设值班人员),其过程控制柜放在FG D电气楼内。

FG D系统共有I/O信号281点,其中AI:91点, AO:2点,DI:119点,DO:68点,PI:1点。

312　监视系统FG D系统正常运行所需要的监视参数,除烟气系统和海水系统的温度、压力、流量等常规测点外,主要有以下几项:(1)FG D入口烟气S O2含量;(2)FG D入口烟气O2含量;(3)FG D出口烟气S O2含量;(4)FG D出口烟气O2含量;(5)曝气池出口海水O2含量;(6)曝气池出口海水PH。

313　模拟量控制系统FG D系统的模拟量被控对象有两个,即烟气旁路挡板和增压风机动叶。

FG D系统设有一台增压风机,在气-气热交换器(GGH)热烟气入口与引风机串联运行。

增压风机为动叶可调轴流式风机,压头4086Pa,流量为1212×105Nm3/h,设计烟气流量为11×105Nm3/h。

如图1所示,FG D入口挡板和出口挡板之间设有100%旁路烟道。

FG D正常运行期间,入口挡板和出口挡板打开,旁路挡板关闭。

当FG D 停止运行或故障时,旁路挡板将打开,入口挡板和出口挡板关闭。

旁路挡板是单层百叶窗型,上、下叶片可单独操作,上叶片占烟道截面积的4/5,为全开全关挡板,下叶片为调节挡板。

整个FG D系统的运行要保证下列的设计值:T-ECR工况,低硫煤,海水质量为设计值,总脱硫效率为90%。

T-ECR工况,高硫煤,海水质量差,总脱硫效率为70%。

海水处理系统排水的PH值总大于615。

单元机组的T-ECR工况,相当于11×105 Nm3/h的锅炉烟气量。

为了达到上述的保证值, FG D系统只考虑处理T-ECR工况所对应的烟气量,超过T-ECR工况的烟气量将被FG D旁路掉;同时为了保证海水处理厂排水的PH值大于615,当煤的含硫量大于设计值时,FG D系统将自动地旁路部分烟气。

增压风机控制器接受四个控制信号,即锅炉负荷信号、引风机出口压力信号、FG D入口S O2浓度信号和海水处理厂排水PH信号(见图2)。

这四个信号综合作用的结果,是使得增压风机控制器的设定值是一个计算值,并且FG D将有以下两种运行工况:(1)烟气量小于或等于FG D设计烟气量:旁路挡板全关,风机在低于正常运行设定值的工况运行,由锅炉负荷控制增压风机。

(2)烟气量大于FG D设计烟气量:旁路挡板打开,风机在正常运行设定点运行。

图2　烟气海水脱硫模拟量控制系统示意图　314　开关量控制系统FG D的开关量控制系统包括以下几个子系统,具有简单的顺序控制和单操功能。

31411　FG D电气系统主要控制对象有:6kV开关柜进/出线断路器、380V开关柜进/出线断路器等。

31412　烟气挡板系统控制对象包括:FG D入口挡板及密封风机、出口挡板及密封风机、旁路挡板等。

为了防止操作员因误操作闭锁了烟气通道或在运行工况不满足要求时将FG D投入运行,FG D 采用顺序控制自动投入和退出。

FG D正常运行期间,入口挡板和出口挡板是打开的,旁路挡板是关闭的。

当FG D停止运行或故障时,旁路挡板将自动打开,入口挡板和出口挡板关闭。

一旦入口挡板和出口挡板关闭,相应的密封风机自动投入运行。

31413　气-气热交换器(GGH)控制对象包括:GGH电动机A/B、GGH密封风机A/B、GGH空气吹扫系统、高低压清洗系统及停机干燥单元等。

其中GGH电动机和密封风机、空气吹扫系统、高压清洗系统由DCS 进行控制,低压清洗系统及停机干燥单元在就地控制盘进行控制。

(1)GGH的驱动GGH装配有两台驱动设备,在正常运行时,两台都应运行,而且对GGH仅一台运行即可驱动,但是这样会使该马达和齿轮出力过大,故不建议该方式运行。

GGH的运行信号包括了密封风系统运行和GGH驱动马达运行。

(2)密封风系统当GGH启动时,密封风系统将自动启动。

它的目的是建立一个帘栅,以阻止烟气外漏。

(转子和清洗枪的驱动都由外部来完成,所以会造成向外的泄漏)。

密封风系统由两台密封风机(两台互为备用)和两个逆止挡板门组成,密封风机出口的逆止门保证了两台风机随时可以启动,而不会造成逆流。

密封风还用于干燥。

(3)清洗系统①清洗盘接口GGH包括了一个独立的P LC系统,它被称为GGH清洗设备控制盘(C DCP)。