第五章--石灰石湿法烟气脱硫装置的运行参数检测与控制2006.pptx

概述n脱硫装置运行控制的目的：提高脱硫效率、降低石灰石消耗、保证装置的安全与经济运行。n脱硫装置控制的特性：某些被控对象具有较大的延迟和惯性（大量液固物料具有的质量惯性和化学反应惯性）、脱硫装置运行对主机的影响。n检测与控制的参数：温度、压力、浆液流量、液位、烟气成分、烟尘浓度、浆液pH值、浆液浓度（密度）。n脱硫控制系统的功能：分散控制系统(DCS),包括数据采集与处理（DAS)、模拟量控制（MCS)、顺序控制(SCS)及联锁保护、脱硫变压器和脱硫厂用电源系统监控。n脱硫辅助系统采用就地控制设备，即PLC加上位机控制。n脱硫装置采用集中控制，以操作员站作为监视控制中心。第一节 运行参数检测与测点布置n脱硫装置运行参数检测的特点 （1）与化工过程参数检测与控制类似 （2）测量的特殊性：高浓度石灰石、石膏浆液，要考虑被测介质的氧化性、腐蚀性、高黏度、易结晶、易堵塞等问题。（3）检测系统组成：被测量、传感器、变送器和显示装置。主要参数的检测原理与仪表1.压力（压差）检测n压力的表示方法n常用压力单位及换算1atm=1.013125x105Pa =760mm汞柱1mm水柱=9.80665Pa1at=0.980665x105Pa(1)液柱式压力检测：直观、可靠，常用于较低压力、负压或压差的测量。（2）弹性式压力检测3.电气式压力检测：利用敏感元件将被测压力转换成各种电量（电阻、电荷）进行测量 （1）应变式压力传感器：敏感元件为金属导体或半导体制成的应变片。（2）压阻式压力传感器：电阻压阻效应，压力敏感元件是在半导体材料的基片上利用集成电路工艺制成的扩散电阻。基片材料为单晶硅片，纯度高、稳定性好、功耗小等特点。应变式压力传感器n应变片r1轴向粘贴；应变片r2径向粘贴，n膜片受力时，弹性筒轴向受压，r1产生轴向应变，阻值变小；r2受到轴向压缩，径向拉伸，阻值变大压阻式压力传感器n圆柱形的单晶硅片，其上布置4个阻值相等的扩散电阻，构成惠斯顿电桥。n单晶硅片膜片用圆形硅杯固定，将两个气腔隔开。n扩散电阻的灵敏系数是金属应变片的几十倍，能测微小的压力变化，还具有良好的动态响应。活塞式压力检测n液压机械液体传送压力原理，将被测压力转换成活塞面积上所加平衡砝码的质量进行测量。n精度高，0.05%-0.02%,常用作标准仪表对压力检测仪表检定特殊的取压装置2.流量检测n体积流量检测：（1）容积法:单位时间内排出标准固定容积的数量，如椭圆齿轮流量计、刮板流量计。（2）速度法：节流式、转子式、电磁式、涡轮式、超声波流量计n质量流量检测：（1）直接法：科里奥利力式质量流量计（2）间接法：测体积流量和流体密度脱硫装置常用的几种流量计n1.电磁流量计（1）法拉第电磁感应定律（2）适用于封闭管道中导电液体或浆液的体积流量测量。n2.科里奥利力式质量流量计n利用处于一旋转系中的流体在直线运动时，产生与质量流量成正比的科里奥利力原理nA点压电换能器外加交流电产生交变力，使U型管角速度振动nU型管左右两半边管受到的科里奥利力大小相等、方向相反，使U型管产生扭转，扭转角nB点和C点探测器分别检测两管的振幅和相位，其相位差的大小与质量流量成正比。3.液位检测n（1）直读式液位仪表：玻璃管液位计，就地测量n（2）静压式液位仪表 差压式液位计：差压变送器测得的差压n(3)浮力式液位仪表：n利用浮子高度随液位变化而改变的恒浮力原理制成的浮子式液位计n利用液体对浸沉于液体中的浮子（或浮筒）的浮力随液位高度而变化的变浮力原理制成的浮筒式液位计n（4）电气式液位仪表：将液位（或料位）的变化转换为电阻、电容、电磁场等电量的变化，如电容式液位计n（5）核辐射式液位计、声学式液位仪表、光学式液位仪表4.烟气成分检测n每套脱硫装置进、出口烟道各安装一套烟气成分连续监测排放系统（CEMS)，实时检测烟气中SO2、O2、CO、CO2、NOx、烟尘。n（1）热导式气体成分检测 满足条件：a.待测气体的热导率与其他组分的热导率有显著差别；b.混合气体中其他组分的热导率相同或接近。n(2)红外式烟气成分检测n根据气体对红外线的吸收特性来检测组分的含量n基本原理 a.参比室充满不吸收红外线的N2,带测气体进入工作室。b.为消除背景气体的影响。各加装一个滤波气室，完全吸收背景气体特征波长的红外线 c.由于吸收能量的差异，薄膜电容的变化反映被测气体浓度的变化。d.可检测多种气体成分(CO、CO2、CH4、NH3、SO2、NOx)。n（3）烟尘浓度检测n分浊度法和射线法n光电法检测浊度分为透射法和散射法 a.透射法：待测介质中悬浮颗粒对入射光吸收和散射所引起的透射光强度的衰减量 b.散射法：测量散射光的强度，不适合高颗粒浓度烟尘n核辐射射线法：5.浆液pH值检测n吸收塔浆液pH值是脱硫运行最主要的参数之一npH值计布置位置：吸收塔浆液再循环泵出口管道或吸收塔石膏浆液排出管道npH值计：检测溶液中氢离子的浓度n测量原理：电极电位与离子浓度的对数呈线性关系，氢离子浓度变化会引起电极电位的变化。n组成：测量电极（玻璃电极）和参比电极（甘汞电极）组成原电池。n参比电极的电动势与介质氢离子浓度无关n玻璃电极的电动势与介质的pH值成正比npH值计要定期用稀盐酸清洗和重新校准，测量时要对溶液温度进行补偿。6.石灰石、石膏浆液浓度（密度）检测n控制送入吸收塔浆液的浓度及浆液的质量流量，和石膏浆液的浓度及浆液排出量n核辐射射线法（射线）：n射线强度的衰减规律n核辐射射线法检测的浓度计为非接触性在线测量，可测量石灰石浆液、石膏浆液、水煤浆等的质量（或体积）浓度，也可测烟尘浓度。n不受温度、压力、浓度的影响n对射线的剂量要严格控制，且有严格的安全保护措施。三、主要检测参数的测点布置四、工业电视监视系统n（1）真空皮带脱水机n（2）石灰石或石灰石粉卸料n（3）湿式球磨机n（4）石膏卸料n（5）烟囱出口第二节 脱硫装置控制系统n吸收系统的控制：吸收塔浆液pH值控制、吸收塔浆液液位控制、吸收塔排出石膏浆液流量控制n烟风系统的控制：增压风机烟气流量（压力）控制、旁路挡板压差控制、事故挡板控制n石灰石浆液供给系统的控制：石灰石浆液箱的液位控制、石灰石浆液浓度控制n石膏脱水系统的控制：真空皮带脱水机石膏层厚度控制、滤液水箱水位控制n工业水及冲洗系统的控制：除雾器冲洗控制、吸收塔浆液管道冲洗控制、工业水箱液位控制。n废水处理装置的运行控制：基本独立于脱硫装置。1.吸收塔浆液pH值控制n由送入吸收塔的石灰石浆液的流量来控制，目的是获得最高的石灰石利用率、保证预期脱硫效率和石膏品质、适应锅炉负荷变化。n吸收塔石灰石浆液pH值通常维持在5.0-5.8范围。n引起石灰石浆液pH值变化的主要因素：n（1）烟气量n（2）烟气中SO2浓度n（3）石灰石浆液浓度和供给量n串级回路由于引入了调节石灰石浆液流量的副回路，改善了对象的特性，使调节过程加快，具有超前控制作用，并具有一定的自适应能力，从而有效克服滞后，提高了控制的质量。n该控制系统的设计还必须考虑浆液pH值测量仪表的纯滞后时间的影响。npH值计电极所测得的pH值的时间延迟：2.吸收塔浆池液位控制n吸收塔水量平衡：水分蒸发和烟气带走的水分、石膏结晶水、废水排放；输入吸收塔的工艺水量。n被调量为浆池液位，调节量为输入吸收塔的工艺水量，为闭环断续控制系统。n要将烟气量（锅炉负荷）作为水位调节的提前补偿信号，以克服液位调节的较大惯性，加快调节速度。3.吸收塔石膏浆液排出控制n石膏浆液排出控制为单回路闭环断续控制，石膏浆液排放的开关指令同时送给石膏浆液脱水控制系统n（1）依据石灰石浆液供给量。根据进入吸收塔的石灰石浆液量与流出吸收塔的石膏浆液量的质量平衡，计算排出的石膏浆液的质量流量，来开关石膏排出泵与阀门。n（2）依据浆液浓度检测参数：实测浆液循环泵出口管道或石膏浆液排出泵出口管道上浆液浓度计，根据检测值与设定值的差值来控制，进入吸收塔的石灰石浆液量作为前馈信号。4.增压风机压力（流量）控制5.石灰石浆液箱的液位与浓度控制n石灰石浆液箱的液位是根据检测的液位信号，采用单回路闭环控制。n石灰石浆液浓度的控制可通过保持石灰石给料量和工艺水（与过滤水）流量的比率恒定，以开环方式控制n也有根据布置在石灰石浆液泵出口管道上的浓度计检测浆液浓度，实现闭环控制。6.真空皮带脱水机石膏层厚度控制n根据厚度传感器检测的皮带脱水机上滤饼厚度，采用变频调速器来调节和控制皮带脱水机的运动速度，为单回路反馈控制系统。第三节 脱硫装置的顺序控制、保护与连锁