吸收塔浆液pH值的重要性及自动控制逻辑优化

摘 要：吸收塔浆液pH值是石灰石湿法脱硫系统的重要运行参数，作用尤为重要，如实现自动控制逻辑的优化，将很好地实现吸收塔浆液pH投入自动化。

关键词：吸收塔 浆液 pH 自动控制 逻辑优化

一、吸收塔浆液pH值的重要性

在实际运行中，吸收塔浆液pH值是石灰石湿法脱硫系统的重要运行参数。pH值反应了浆液中CaCO3、CaSO3・1/2H2O以及C aSO4・2 H2O含量以及溶解度，对脱硫效率影响很大。随着浆液pH值的升高，脱硫效率呈上升趋势，这是因为pH值升高，吸收塔浆液中含有的CaCO3 含量也相应增加，液相传质系数增大。SO2的吸收速率增大，有助于脱硫效率的提高。但是，随着pH值的不断升高，浆液中也随着CaSO3 ・1/2H2O增加，并在石灰石颗粒表面形成一层液膜，液膜中CaSO3 ・1/2H2O析出并沉积在石灰石颗粒表面，形成一层外壳，使得石灰石颗粒表面钝化。钝化的外壳阻碍了石灰石的继续溶解，抑制了吸收反应的进行。如果pH值降低到一定程度，会对吸收塔内壁造成一定的腐蚀，因此控制好吸收塔浆液pH值非常重要，正常范围是4.6-5.8。

二、吸收塔浆液自动控制逻辑优化

沧东公司脱硫系统自投产以来，从来没有实现吸收塔浆液pH投入自动化。主要原因为基建调试期所设计的逻辑不合理，无法实现投入自动。

原逻辑是基于单回路调节，前馈加反馈原理设计的。被调量是吸收塔浆液pH值，调节量为供浆调门。吸收塔浆液pH值与设定值进行比较，其差值送到调节控制块与前馈FGD入口烟气SO2浓度相叠加，来控制石灰石供浆调门的开度。缺点为：吸收塔内体积很大，浆液很多，导致浆液pH值变化很慢，也就是说阀门不断的开大或关小，浆液pH值也不能够很快的升高或降低。而FGD入口烟气SO2浓度相比浆液pH值变化要快的多，当浆液pH值达到设定值后，入口烟气SO2浓度早已不是设定时的浓度，这样吸收塔内的浆液会出现供应不足或过剩的情况，导致脱硫效率低或太高。这种设计加大了调节的延迟性，降低了调节的品质，调节质量也难以满足工况的需求。

由于调节品质不佳，运行人员长期以来手动进行调节。这样有利也有弊，优点：当工况稳定时，调节供浆阀门开度趋于稳定，不会造成吸收塔内浆液的不足或过剩。缺点：1、当工况突变，锅炉突升或突降负荷，入口烟气SO2浓度突变时，手动调节跟不上，导致吸收塔内浆液不足或过剩，这时脱硫效率也会降低或升高。2、由于手动调节，会使运行人员投入很大一部分精力。

三、吸收塔浆液现阶段优化后设计

经过向电力研究院的请教学习和班组讨论，我们对#1-#4脱硫吸收塔浆液pH自动控制逻辑进行了修改和优化。修改后逻辑为：

1、控制回路：自动控制逻辑采用了串级回路，钙硫比（以下简称ca/s，是浆液pH值与浆液流量、浆液密度、入口烟气流量、入口烟气SO2浓度四个可测量量之间的数学关系）为调节主回路，吸收塔浆液pH值为副调节。吸收塔浆液pH设定值与测量值之差作为主调节的偏差，实际工况下计算出的ca/s与主调节出来的ca/s之差作为负调节的偏差。ca/s的计算公式为：石灰石供浆密度×石灰石供浆流量/FGD入口烟气SO2浓度×FGD入口烟气流量，为了计算稳定性，将入口烟气流量的变量设定为锅炉负荷的拟合函数。这样的串级回路设计较以前的单回路设计相比，调节质量高，有效的客服了入口烟气SO2浓度、入口烟气流量波动的扰动性。当锅炉升降负荷或FGD入口烟气SO2浓度突变时，ca/s会根据计算出来的偏差来控制供浆调门的开度，使吸收塔内的浆液根据FGD入口烟气SO2浓度的变化而变化，从而稳定脱硫效率，大大消除了调节的滞后性。

2、前馈：#3、#4FGD供浆调节门开度与供浆流量的线性不好。阀门在开启的过程中，阀门开度增加量在一定范围内，供浆流量不变；阀门开度过了这个范围，流量才缓慢的增加。因此在主调节中引入了前馈，只要阀门有上升的趋势，就先开一定的开度避过流量不变的死区。#3供浆前馈为开9%，#4供浆前馈为15%.。而#1、#2FGD供浆调节门开度与供浆流量的线性很好，所以没有加前馈。

四、吸收塔浆液优化后结果：

拿#3FGD供浆自动曲线图为例：

绿色曲线为：主调节出的ca/s，紫色曲线为实际工况下计算出来的ca/s。调节品质较好。

粉色曲线为：设定pH值，红色曲线为实测pH值。曲线基本重合。

经过这3个月的观察，调节比较稳定，响应较快，静态偏差不大。#1-#4FGD供浆自动控制逻辑优化成功。

五、吸收塔浆液优化后成果

优化以后，阀门不断的开大或关小，浆液pH值能够很快的升高或降低。FGD入口烟气SO2浓度相比浆液pH值变化趋于同步，当浆液pH值达到设定值后，入口烟气SO2浓度能很好地保证设定时的浓度，这样就解决了吸收塔内的浆液出现供应不足或过剩的情况。当锅炉升降负荷或FGD入口烟气SO2浓度突变时，ca/s会根据计算出来的偏差来控制供浆调门的开度，使吸收塔内的浆液根据FGD入口烟气SO2浓度的变化而变化，从而稳定脱硫效率，大大消除了调节的滞后性。这种设计降低了调节的延迟性，增加了调节的品质，调节质量也能很好的满足工况的需求。

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