銀川熱電二期工程為2 ×25 MW 汽輪發(fā)電機(jī)組、 3 ×150 t/h高溫高壓煤粉爐,其中4#、5#爐采用武漢凱迪公司引進(jìn)的德國WULFF公司的“回流式煙氣循環(huán)流化床干法脫硫(RCFB - FGD) ”技術(shù), 6#爐采用北京清華同方公司自主開發(fā)的“煙氣循環(huán)流化床干法脫硫”技術(shù). 4#、5#爐脫硫系統(tǒng)已通過驗收并交付使用, 6# 爐脫硫系統(tǒng)尚存在煙氣溫度、脫硫率調(diào)節(jié)控制跟蹤滯后的問題,對此公司的技術(shù)人員與調(diào)試單位技術(shù)人員共同分析、探討、調(diào)整,對上述問題進(jìn)行了解決.

      1　回流式循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù)(RCFB - FGD)原理

      從鍋爐出來的煙氣預(yù)除塵,除下約80%粉煤灰綜合利用. 預(yù)除塵后的煙氣從循環(huán)流化床的底部經(jīng)過一個文丘里管進(jìn)入循環(huán)流化床反應(yīng)器, Ca (OH) 2 通過一套噴射裝置從吸收塔底部噴入. 在文丘里管的喉部設(shè)噴水裝置,噴入的霧化水增濕了煙氣和吸收劑,形成氣、液、固三相流態(tài)化接觸,煙氣中的SO2 等酸性氣體與溶解在液相中的堿性脫硫劑發(fā)生快速化學(xué)反應(yīng),生成CaCO3、CaSO4 等物質(zhì),除去煙氣中的大部分SO2.

      帶有大量固體顆粒的煙氣從吸收塔頂部排出,進(jìn)入后部的布袋除塵器. 部分固體顆粒被除塵器除下后通過再循環(huán)系統(tǒng)返回吸收塔,繼續(xù)參加反應(yīng);部分脫硫灰渣排出,經(jīng)一個倉泵輸入到脫硫灰?guī)熘?由汽車運(yùn)出處置. 凈化后的煙氣由引風(fēng)機(jī)排入煙囪排放.

      其化學(xué)反應(yīng)原理是Ca (OH) 2 粉末和煙氣中的 SO2、SO3、HCl、HF等酸性氣體在水分存在的情況下, 在Ca (OH) 2 顆粒的液相表面發(fā)生反應(yīng). 在回流式煙氣循環(huán)流化床內(nèi),煙氣、Ca (OH) 2 顆粒及噴入的水分在流化狀態(tài)下充分混合,并通過含Ca (OH) 2 脫硫灰渣的多次再循環(huán)實現(xiàn)高效脫硫.

      以下是吸收塔內(nèi)發(fā)生的反應(yīng):

      Ca (OH) 2 + SO2 = CaSO3 +H2O Ca (OH) 2 + SO3 = CaSO4 +H2O CaSO3 + 1 /2O2 = CaSO4 Ca (OH) 2 + CO2 =CaCO3 +H2O Ca (OH) 2 + 2HCl =CaCl2 + 2H2O Ca (OH) 2 + 2HF =CaF2 + 2H2O

      回流式循環(huán)流化床煙氣脫硫系統(tǒng)主要由吸收劑制備、吸收塔、吸收劑再循環(huán)系統(tǒng)、后除塵器、工藝水系統(tǒng)、物料輸送系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等幾部分組成,其工藝流程見圖1.

      回流式循環(huán)流化床脫硫技術(shù)的控制系統(tǒng)較簡單, 它的控制主要通過3個部分來實現(xiàn).

      1)通過控制噴入吸收塔吸收劑的旋轉(zhuǎn)閥的轉(zhuǎn)速來控制脫硫效率. 用來吸收SO2 的硝石灰量通過調(diào)節(jié)硝石灰倉旋轉(zhuǎn)給料系統(tǒng)的速度進(jìn)行調(diào)節(jié),通過測量出口SO2 含量以及系統(tǒng)運(yùn)行設(shè)定的脫硫率,相應(yīng)地對旋轉(zhuǎn)給料系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié).

      2)通過對吸收塔出口煙溫的監(jiān)測來調(diào)節(jié)RCFB吸收塔下部的噴水量. 煙氣溫度的高低很大程度上影響著污染物的分離效率, RCFB 技術(shù)通過向吸收塔內(nèi)噴入霧化水來降低煙溫,同時增加煙氣中的水分含量,并進(jìn)一步優(yōu)化反應(yīng)條件. 控制吸收反應(yīng)溫度在70 ～90 ℃,既能保證較高的脫硫效率,又不會產(chǎn)生固體物料粘結(jié)現(xiàn)象,同時也在很大程度上降低了硝石灰的消耗量.

      噴水量的調(diào)節(jié)通過RCFB - 吸收塔頂部煙氣的溫度測量裝置來進(jìn)行,設(shè)定溫度的設(shè)定值應(yīng)高于RCFB 出口煙氣的露點溫度(70 ℃以上) ,通過回水調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)來對噴水量進(jìn)行負(fù)反饋正作用調(diào)節(jié).

      3)通過對吸收塔進(jìn)出口煙氣壓力降的監(jiān)測來控制再循環(huán)灰量. 從除塵器灰斗加到RCFB - 吸收塔的物料量,通過吸收塔內(nèi)循環(huán)流化床的差壓和處于一定比率范圍內(nèi)的煙氣流量進(jìn)行持續(xù)調(diào)節(jié),以達(dá)到煙氣洗滌的最佳反應(yīng)條件. 吸收塔差壓是通過置于RCFB - 吸收塔前部和下游的2個負(fù)壓測量變壓器測量值來確定的,此值作PID調(diào)節(jié)器的被調(diào)量,設(shè)定值是用將差壓按比例分配給煙氣流量的值,進(jìn)行負(fù)反饋反作用調(diào)節(jié)的.

      2　運(yùn)行中存在的問題

      2. 1　脫硫效率滯后

      脫硫效率控制原理見圖2.

      公司6#爐脫硫系統(tǒng)開始運(yùn)行,為快速建立循環(huán)流化床,變頻器控制的硝石灰旋轉(zhuǎn)給料閥以50 Hz/S (最大轉(zhuǎn)速)噴入硝石灰12 h,達(dá)到袋除塵器中料位后,再以15 Hz/ s控制旋轉(zhuǎn)給料閥36 h. 經(jīng)過36 h后,排8 h 灰,灰層更新后旋轉(zhuǎn)給料閥以50 Hz/ s (最大轉(zhuǎn)速)噴入硝石灰12 h. 再次快速建立循環(huán)流化床后,旋轉(zhuǎn)給料閥以15 Hz/ s運(yùn)行36 h,每48 h為1個運(yùn)行周期,達(dá)到系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行脫硫率要求.

      上述控制方式投入運(yùn)行后,脫硫率圍繞著設(shè)定值上、下波動,波動范圍為±20%,不準(zhǔn)確也不穩(wěn)定.

      2. 1. 1　原因分析

      未考慮在實際運(yùn)行中燃燒煤種的變化和煙氣流量隨運(yùn)行工況的變化,上述原因直接影響煙氣中SO2 總的含量. 另外,吸收劑沒有針對煙氣中的實際SO2 定量加入,也是造成脫硫率控制不準(zhǔn)確與不穩(wěn)定的主要原因.

      2. 1. 2　處理方法

      首先通過測量入口煙氣流量、SO2、O2 含量,煙氣出口SO2、O2 含量,通過對SO2 出口設(shè)定值與煙道出口SO2 的實測值進(jìn)行比較,同時以煙氣流速和O2 含量作為修正因數(shù),利用P ID來控制硝石灰噴粉量的微調(diào) △M ( cao). 利用實測煙氣流量、入口煙氣SO2 含量及出口SO2 設(shè)定值,根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計的鈣硫比(Ca /S)及鈣基吸收的主要量(Ccao) ,來計算噴入吸收塔內(nèi)的鈣基吸收劑主要量M ( cao).

      因此,根據(jù)上述結(jié)果,可得噴入吸收塔內(nèi)鈣基吸收劑的質(zhì)量流量應(yīng)為

      M cao. q =M ( cao) + △M ( cao)

      在上述計算結(jié)果基礎(chǔ)上,通過事先校正的關(guān)系,即硝石灰旋轉(zhuǎn)閥門轉(zhuǎn)速與鈣基吸收劑質(zhì)量流量之間關(guān)系,采用變頻器來轉(zhuǎn)換控制旋轉(zhuǎn)門的轉(zhuǎn)速,從而達(dá)到控制進(jìn)入吸收塔內(nèi)吸收劑的量. M ( cao)與△M cao的計算公式如下:

      1 000、106 為單位換算, Qgas式中為煙氣流量, km3 /h; CSO2in為入口SO2 含量, km3 /h; CSO2out為出口SO2 含量, km3 /h; Ccao為氧化鈣的含量,此量作為正反饋為粗調(diào), 設(shè)定在90%.

      △M ( cao) = ( P IDout - 5) ×Nmax ×60 ×m

      其中, P IDout為P ID 輸出; Nmax為旋轉(zhuǎn)給料閥最大轉(zhuǎn)速 ( rpm) ; 5為經(jīng)驗值控制在95%以內(nèi); m 為旋轉(zhuǎn)給料閥每轉(zhuǎn)給料量kg/轉(zhuǎn),作為微調(diào),該差值的大小直接反應(yīng)調(diào)節(jié)速率,控制在10%.