脱硫装置及其控制技术

黄有国

（山西省电力建设四公司，山西 太原 030012）

目前，控制燃煤污染技术有燃烧前脱硫、燃烧中脱硫、燃烧后烟气脱硫3种。而在这3种不同阶段的脱硫中，燃烧后烟气脱硫是唯一大规模商业化运作的脱硫技术。按脱硫过程是否加水和脱硫产物的干湿形态，烟气脱硫可分为干法、半干法和湿法3种。本文主要介绍的是湿法脱硫工艺。

1 湿法脱硫工艺及控制

1.1 湿法脱硫工艺介绍

典型的石灰石湿法烟气脱硫装置主要由下列系统构成：由石灰石粉料仓、石灰石研磨及测量站构成的石灰石浆液制备系统；由增压风机、回转式烟气——烟气换热器和烟气挡板门等构成的烟气系统；由吸收塔、除雾器、循环浆液泵和氧化风机等设备构成的吸收系统；由水力旋流分离器、真空过滤皮带机和废水旋流站等组成的石膏脱水系统；由工艺水、事故排放和压缩空气系统构成的公用系统；控制系统；电气系统。

1.1.1 石灰石浆液制备系统

石灰石浆液制备系统的任务是为脱硫系统提供足够数量和符合质量要求的石灰石浆液，包括石灰石卸料、储存，石灰石浆液磨制，以及石灰石浆液输送和石灰石浆液供应等。

1.1.2 烟气系统

烟气系统是按一套机组配备一套脱硫装置设计，由烟风道、脱硫增压风机、挡板门及其辅助设备组成。通过切换旁路挡板和脱硫装置进出口挡板的开关，从而实现“脱硫装置的运行”和“脱硫装置的旁路运行”，以保证在任何情况下不影响发电机组的安全运行。

1.1.3 吸收系统

吸收系统主要由5大部分组成：吸收区域、浆液循环泵、持液槽、除雾器和氧化系统。

1.1.4 石膏脱水系统

石膏脱水系统包括吸收塔排出泵系统、石膏旋流器、真空皮带脱水机和废水旋流站。

1.1.5 FGD公用系统

FGD公用系统主要由工艺水和压缩空气系统构成。

1.1.6 废水处理系统

脱硫废水处理系统采用石灰乳中和，PAC和PAM凝聚，水平沉淀池沉淀，叠片式过滤器过滤的处理工艺。

1.2 脱硫闭环控制回路

（1）增压风机导叶自动控制。

（2）吸收塔石灰石浆液流量控制。

（3）吸收塔石膏浆液排放控制。

（4）吸收塔液位控制。

（5）滤液水箱液位控制。

（6）工艺水箱液位控制。

（7）废水流量控制。

（8）石膏饼厚度控制。

（9）湿式球磨机控制。

（10）石灰石浆液浓度控制。

2 石灰石湿法烟气脱硫常用控制装置仪表的测量原理

2.1 压力测量

湿法烟气脱硫装置需要测量烟气、氧化空气、浆液泵的密封水、浆液管道及工艺水的压力，应根据不同的应用场合选择适宜的压力测量装置。

2.1.1 压力变送器的工作原理

电容式压力变送器是先将压力的变化转换为电容量的变化，然后进行测量。当工作时，高低压侧的隔离膜片和灌充液将过程压力传递给灌充液，灌充液将压力传递到传感器中心的传感膜片上。传感膜片是一个张紧的弹性元件，其位移随所受压力的变化而变化，两侧的电容极板检测传感膜片的位置。传感膜片和电容极板之间电容的差值被转换为相应的电流、电压或数字HART输出信号。

2.1.2 压力仪表的选型

压力计的选用应根据脱硫工艺生产过程对压力测量的要求，再结合其他各方面的情况，来加以全面地分析。

压力测量仪表一般分为两种：就地压力表和远传压力变送器。就地压力表选型原则：测量工艺水、浆液泵的密封水、氧化空气压力选用弹簧管压力表；测力烟道烟气压力选用膜盒式压力表；测量浆液管道压力选用隔膜压力表。所有泵出口的压力表都选用耐震型的。

2.2 流量测量

随着工业的飞速发展，流量测量的任务越来越重，要求也越来越高，环境污染也越来越严重，为了减少污染，必须对排放的废气污水进行计量和控制。

2.2.1 差压式流量计

测量原理：差压式流量计由一次检测原件和二次装置组成。一次检测原件包括标准节流装置和非标准节流装置。标准节流装置包括标准孔板、标准喷嘴以及文丘里喷嘴；非标准节流装置包括1/4圆喷嘴、双重孔版、圆孔喷版。不同的节流装置有不同的界限雷诺系数。

2.3 液位测量

FGD系统中需要测量的物位有石灰石仓料位、吸收塔液位、石灰石浆及石膏浆箱池液位、工艺水及滤液水箱池液位等物位，应根据不同的应用场合选择适宜的物位测量装置。

2.3.1 差压式液位计

测量原理：根据流体静力学，可以用压力来表示液柱高度。因此，表征液柱高度的液位可直接通过测量相应的压力值来测定。

2.3.2 物位测量传感器

物位测量传感器可分为两大类：一类是测量物位连续变化的传感器；另一类是测量以状态为目标的开关式传感器。连续式测量传感器主要用于连续控制的料仓、浆液液位等方面；开关式物位测量传感器主要用于顺序控制的限位、报警等。

2.4 pH计

2.4.1 pH计的检测原理

pH计的测量仪器是电子电位差计，其基本原理是在被测溶液中插入两个不同的电极，其中一个电极的电位随溶液氢离子浓度的改变而变化，称为工作电极；另一个电极具有固定的电位，称为参比电极。这两个电极组成了一个原电池，通过测定两电极间的电势就可知道被测溶液的pH值。