２０ｌ２年１０月 电 力 科技 与 环 保 第２８卷 第５期 湿法烟气脱硫ｐＨ值闭环控制系统优化 Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｐＨ ｖａｌｕｅ ｃｌｏｓｅｄ—－ｌｏｏｐ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ ｗｅｔ ｆｌｕｅ ｇａｓ ｄｅｓｕｌｆｕｒｉｚａｔｉｏｎ 许雪松，薛建明 （国电环境保护研究院，江苏南京２１００３１） 摘要：分析了控制ｐＨ值在湿法脱硫系统运行过程中的重要性，针对部分电厂存在ｐＨ值测量误差大的问题，在研究 比较各种测量方式优缺点的基础上，提出了一种改进的ｐＨ测量方式。实际应用结果表明，测量方式的改进对于优 化ｐＨ值闭环控制具有重要的意义。 关键词：ｐＨ计：湿法脱硫：闭环控制 Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｒｏｌｅ ｏｆ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｐＨ ｖａｌｕｅ ｉｎ ｗｅｔ ｆｌｕｅ ｇａｓ ｄｅｓｕｌｆｕｒｉｚａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｗａｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｅｒｒｏｒｓ ｉｎ ｍａｎｙ ｔｈｅｒｍａｌ ｐｏｗｅｒ ｐｌａｎｔｓ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｖａｒｉｏｕｓ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ ｉｔｓ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ａｎｄ ｆａｕｌｔｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｅａｃｈ ｏｔｈｅｒ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ａｎ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｄｅｓｉｇｎ ｗａｓ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ，ｐｒｏｊｅｃｔ ｐｒａｃｔｉｃｅ ｐｒｏｖｅｄ ｉｔ ｉｓ ｏｆ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ ｆｏｒ ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ ｐＨ ｖａｌｕｅ ｃｌｏｓｅｄ—ｌｏｏｐ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐＨ ｍｅｔｅｒ；ｗｅｔ ｆｌｕｅ ｇａｓ ｄｅｓｕＩｆｕｒｉｚａｔｉＯｎ：ｃｌｏｓｅｄ—ｌｏｏｐ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ 中图分类号：Ｘ７０１．３ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１６７４—８０６９（２０１２）０５—０３０—０２ ｐＨ值是湿法烟气脱硫系统中重要的控制参数 之一，其测量的准确性，直接关系到整套系统的脱硫 性能以及运行的稳定性。研究表明，影响ｐＨ值测 量的因素很多，但基本上都是由于浆液成分比较复 杂，对脱硫设备的腐蚀及磨损较高引起的。为了确 保测量的准确性及稳定性，本文对湿法脱硫过程中 各种ｐＨ测量方式进行比较分析，并结合实际工程 运用，提出一些优化措施和改进建议。 石利用率、氧化效率、石膏脱水性、系统的结垢、堵塞 及腐蚀等…，所以在采用自动调节方式时，ｐＨ给定 值调节必须控制在一个合理的范围内。研究表明， 浆液ｐＨ值越快，吸收速率越高。但是，高ｐＨ值会 使ＣａＣＯ 的溶解受阻，又使过程速率变慢，同时降 低了氧化的效果并引起设备结垢。浆液ｐＨ值越 低，越有利于ＣａＣＯ 的溶解，但低ｐＨ值会造成脱硫 效率下降，甚至使浆液失去脱硫作用 ，同时随着 浆液酸性增强，对设备的腐蚀会加重 Ｉ４ 。湿法烟 气脱硫系统ｐＨ值一般控制在４．８～６．０之间，从而 有利于ＳＯ，的吸收和ＣａＣＯ 的溶解 。 １ 脱硫中ｐＨ值的控制 典型的控制方式是通过改变进入吸收塔的吸收 剂浆液流量来提升或降低浆液ｐＨ值，从而使ＳＯ： 脱除效率随ｐＨ改变。吸收塔循环泵投运台数确定 ２ ｐｉｔ值的测量方式 在ＦＧＤ浆液系统中，每个ｐＨ测点至少装有２ 后，在负荷稳定时，通过手动或自动调整ｐＨ给定值 可以达到预期的ＳＯ，脱除效率。采用手动方式时， 烟囱人口ＳＯ，浓度信号不参与调节。自动方式时， ＳＯ，调节器对烟囱入口ＳＯ 测定值和预期的ＳＯ：浓 套ｐＨ计，一般取它们测量值的平均值，并参与吸收 剂浆液流量的闭环调节控制，ｐＨ值调节系统以吸收 塔浆液为主调量，原烟气的ＳＯ：含量与至吸收塔的 度进行比较，向ｐＨ调节器输出给定值。 这种调节方式具有连续可调节性，可使ＦＧＤ装 吸收剂浆液量的偏差作为副调量的比率串级控制。 目前采用的ｐＨ计探头均是复合型传感器，即传感 器中带有测量电极、参比电极、测温元件 。ｐＨ 计在脱硫系统中虽有多种设置方式，但从被测量浆 液所处的环境来看，基本上分为管道式和箱式两种。 置在满足ＳＯ，排放要求的前提下，以较低ｐＨ值运 行，达到节省吸收剂耗量，提高石膏品质的目的。由 于调节ｐＨ值会影响＿Ｔ艺过程的其他参数，如石灰 基金项目：燃煤电厂多污染物协同控制及资源化技术路线研究（Ｄ１１Ｔ０２） ３０ ２０１２丘 许雪松等：湿法烟气脱硫ｐＨ值闭环控制系统优化 口引入冲洗水，清洗ｐＨ计探头。 第５期 这两种方式各有其优缺点，在实际工程应用上所占 的比例也大致接近。 ２．１管道式测量 在正常运行时，待测浆液由椭圆形测量箱底部 入口管切向进入测量系统，流体在切向力的作用下， 管道式测量是将ｐＨ计斜插于竖直管道或立式 插于水平管道上，ｐＨ计与管道流体之间装有一个隔 始终保持旋流状态，箱内基本无流动死角，经过测量 的浆液到达溢流液位时，自动通过设在箱体中部的 溢流管排出测量箱。由于电极始终浸润在浆液里， 膜阀。由于管道内浆液流速变化较大，在高流速下， 电极很容易磨损。管道式布置还有一种变形，即将 ｐＨ计安装在工艺介质测量支管上，电极受冲刷磨损 小，但当支管内浆液流量过小时，易发生管道堵塞， 导致电极因干结而损坏。 ２．２箱式测量 箱式测量是从烟气脱硫系统某段浆液管道上将 待测流体引入一个测量箱或测量罐，ｐＨ计安装在箱 罐内。这种测量方式，很容易取出或放人电极，浆液 流动非常缓慢，对浆液电极的冲刷磨损很小，同时还 便于用便携式ｐＨ计进行现场校准。但浆液中的固 体物质易沉积，导致管道堵塞。另外，该方式不能保 证浆液的均匀性和实时更新，无法在线反映浆液真 实ｐＨ值。 ３测量方式的优化 为了避免上述各种测量方式的弊端，满足闭环 控制对ｐＨ值稳定性的要求，必须对ｐＨ值测量系统 进行优化设计。经过综合分析，确定要保证ｐＨ计 的损坏率不能太高，也就是降低浆液或冲洗水对电 极的冲刷磨损，在此基础上再提高测量的稳定性和 准确性，同时尽可能减少对ｐＨ计的维护工作量。 基于上述考虑，选择对传统测量箱进行了改进 设计 。采用椭圆形设计，使介质在箱体的流动没 有涡流区，流线平滑。结构尺寸的大小，根据引入的 测量介质量来确定。测量介质的进口接管设置在箱 体底部，采用切向方式布置，由于浆液进口位置与 ｐＨ计探头位置有一定的高度差，这样高速流体不会 直接冲击ｐＨ计电极，有效地减少了浆液对设备的 磨损，同时对于浆液中大颗粒的沉降具有自清洁作 用，既避免了流体流速过缓沉淀，也不会导致流速过 高飞溅。旋流溢流管设置在箱体中部，管径依据箱 体的尺寸进行合理的选择，使溢流管不影响介质的 流动性。测量箱顶盖采用透明设计，既方便运行人 员观察，又保证浆液的清洁。ｐＨ计安装在溢流管两 侧，以方便更换、清理并且不影响介质的流动。箱体 设置反向冲洗口，在长时间停运时，可以通过冲洗接 不用担心电极干结损坏的问题。 ４ 结语 通过对ｐＨ值闭环控制过程的分析，对ｐＨ测量 方式进行优化，实现了ｐＨ测量的准确、稳定，同时， 由于保证了浆液的连续性置换，使ｐＨ测量值得到 了即时更新，更能保证系统闭环控制的有效性。切 向流线型ｐＨ计箱具有更换方便、不易堵塞、测量准 确度高、不易磨损、占地面积小等优点，在阳宗海电 厂、大武口电厂等多家脱硫装置使用的结果表明，在 线ｐＨ计的测量值与运行人员每天进行的吸收塔浆 液ｐＨ值人工测定值基本吻合，运行状况良好，不需 要运行、检修人员经常维护，为将ｐＨ计引入脱硫闭 环控制的稳定使用提供了保障。 参考文献： ［１］郭东明．硫氮污染防治工程技术及其应用［Ｍ］．北京：化学工业 出版社，２００１． ［２］候庆伟，石荣桂，李永臣，等．湿法烟气脱硫系统的ｐＨ值及控制 步骤分析［Ｊ］．山东大学学报（工学版），２００５，３５（５）：３７—４０． ［３］刘向东．模糊ＰＩＤ在湿法脱硫ｐＨ控制中的应用［Ｊ］．电力环境保 护，２００９，２５（３）：１５—１６． ［４］叶青，张国鑫，沈军，等．湿法脱硫吸收塔浆液ｐＨ值异常情况处 理［Ｊ］．电力环境保护，２００８，２４（５）：４０—４１． ［５］彭朝辉．亚硫酸钙脱硫法研究［Ｄ］．湘潭：湘潭大学，２００１． （６］杜亚荣，张明智．浆液ｐＨ对湿法脱硫的影响机理研究［Ｊ］．工业 安全与环保，２０１０，３６（５）：６０—６２． ［７］杜谦，马春元，董勇，等．循环浆液ｐＨ值对湿法烟气脱硫过程的 影响［Ｊ］．热能动力工程，２００６，２１（５）：４９１—４９５． ［８］周至祥，段建中，薛建明．火电厂湿法烟气脱硫技术手册［Ｍ］．北 京：中国电力出版社，２００６． ［９］程永新．ｐＨ计在湿法烟气脱硫工程中的布置及优化［Ｊ］．湖北电 力，２００９，３３（６）：７２—７４． ［１Ｏ］许雪松，金定强，陈焱，等．一种ｐＨ计箱［Ｊ］．中国专利：ｚＬ ２００８２０２１７５２８．４．２００９—０９—０２． 收稿日期：２０１２－０６—２６；修回日期：２０１２．０８—２１ 作者简介：许雪松（１９７１．），男，广西兴安人，硕士，长期从事烟 气脱硫技术的研究、开发、设计和工程应用工作。Ｅ—ｍａｉｌ：ｘｘ８一ｇｄｈｂ ＠１２６．ｃｏｍ ３１
