火電廠煙氣脫硫裝置自動(dòng)控制系統(tǒng)分析

重慶電力高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)題目：火電廠煙氣脫硫裝置自動(dòng)控制系統(tǒng)分析專業(yè)：工業(yè)熱工控制技術(shù)班級(jí)：熱控1011學(xué)號(hào)：20100姓名：指導(dǎo)教師：成福群重慶電力高等?？茖W(xué)校動(dòng)力工程系二〇一三年六月目錄畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書………………………1引言……………21SO2排放現(xiàn)狀及脫硫目的……………………31.1我國(guó)SO2排放現(xiàn)狀……………………31.2SO2的危害……………31.3煙氣脫硫的目的……………………42發(fā)展海水脫硫的必要性……………………42.1海水煙氣脫硫的前景………………42.2國(guó)內(nèi)外煙氣脫硫方法的發(fā)展情況…………………62.3海水煙氣脫硫技術(shù)的研究現(xiàn)狀……………………73海水脫硫概述………………83.1海水煙氣脫硫原理…………………83.2海水脫硫的工藝流程………………113.3海水煙氣脫硫系統(tǒng)的設(shè)備及回路…………………144海水煙氣脫硫控制系統(tǒng)……………………164.1控制方式……………164.2控制系統(tǒng)概述………………………164.3數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)………………………214.4模擬量控制系統(tǒng)……………………224.5順控系統(tǒng)……………234.6保護(hù)連鎖系統(tǒng)………………………244.7FGD控制系統(tǒng)與單元機(jī)組控制系統(tǒng)的關(guān)系………245國(guó)內(nèi)海水脫硫?qū)嵗?56結(jié)論………………………29工作小結(jié)……………………30致謝…………………………31參考文獻(xiàn)……………………32畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書一、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)的具體內(nèi)容與要求（一）設(shè)計(jì)任務(wù)電力行業(yè)的迅速發(fā)展一方面促進(jìn)了國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展；另一方面，大量燃煤電廠耗煤量已經(jīng)占全國(guó)總量的40%左右，所帶來的煤煙型大氣污染對(duì)全國(guó)的生態(tài)環(huán)境也產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響和損害?；鹆Πl(fā)電廠排煙中的SO2的濃度雖然低，但總量極大?；痣姀S的SO2排放量均居全國(guó)各行業(yè)的第一位，SO2排放量占全國(guó)排放量的40%～50%。本課題的主要任務(wù)是對(duì)火電廠脫硫自動(dòng)控制方案進(jìn)行探討，并結(jié)合實(shí)例進(jìn)行分析。（二）設(shè)計(jì)成品1．設(shè)計(jì)說明書一份：(1)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書要條理清楚、文字通順、整齊美觀、格式規(guī)范；(2)設(shè)計(jì)說明書不少于15000字，并有必要的圖表，設(shè)計(jì)圖不少于5張；（三）基本要求1．能正確分析火電廠脫硫裝置熱力系統(tǒng)；2．能正確分析火電廠脫硫裝置的控制方案；3．能正確分析火電廠脫硫裝置自動(dòng)控制系統(tǒng)。二、推薦的主要參考文獻(xiàn)1．周根來孟祥新編著．電站鍋爐脫硫裝置及其控制技術(shù)[M]．中國(guó)電力出版社，20092．閻維平編著．電站燃煤鍋爐石灰石濕法煙氣脫硫裝置運(yùn)行與控制[M]．中國(guó)電力出版社，20053．西安電力高等專科學(xué)校、大唐韓城第二發(fā)電有限責(zé)任公司編．600MW火電機(jī)組培訓(xùn)教材輔助系統(tǒng)分冊(cè)[M]．中國(guó)電力出版社，20064．劉吉臻、白焰主編．電站過程自動(dòng)化[M]．機(jī)械出版社，2007指導(dǎo)教師（簽字）成福群簽發(fā)日期2013年4月8日火電廠煙氣脫硫裝置自動(dòng)控制系統(tǒng)分析摘要：目前對(duì)于大型燃煤火電機(jī)組的煙氣脫硫，%以上機(jī)組采用的是以石灰石-石膏法為主的濕法脫硫工藝，本文介紹了一種純海水煙氣脫硫工藝，及在火電廠的工業(yè)應(yīng)用。與目前廣泛使用的石灰石-石膏濕法脫硫技術(shù)相比，海水煙氣脫硫具有脫硫效率高、運(yùn)行成本低、投資少、系統(tǒng)簡(jiǎn)單可靠、無添加物、無副產(chǎn)品等明顯優(yōu)勢(shì)，對(duì)于國(guó)內(nèi)及東南亞地區(qū)數(shù)量龐大的海邊電廠來講，釆用海水脫硫?qū)⒕呤呛芎玫倪x擇。針對(duì)海水脫硫工藝在國(guó)內(nèi)剛起步的現(xiàn)狀，簡(jiǎn)述海水法煙氣脫硫工藝的原理、流程。介紹了煙氣脫硫裝置的運(yùn)行參數(shù)檢測(cè)和控制及連鎖保護(hù)。特以華能海門電廠1000MW的大機(jī)組作為例子集中分析。經(jīng)海水處理后的煙氣達(dá)到國(guó)家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，其效率達(dá)97.18％。為海濱燃用低硫煤火力發(fā)電廠煙氣脫硫系統(tǒng)選擇提供依據(jù)。關(guān)鍵詞：海水煙氣脫硫；控制；海門電廠TheAnalysisofAutomaticControlSystemsofFGDforThermalPowerPlantAbstract:Atpresentforlargecoal-firedfluegasdesulfurizationofthermalpowerunits,morethan90%oftheunitispredominantlyagypsummethod,limestonewetdesulphurizationprocess,thispaperintroducesakindofpureseawaterfluegasdesulfurizationprocess,andtheindustrialapplicationincoal-firedpowerplant.Withthewidespreaduseoflimestonegypsumwetdesulphurizationtechnologycomparedtoseawaterfluegasdesulfurizationwithhighdesulfurizationefficiency,lowrunningcost,lessinvestment,simplesystemandreliable,noadditives,noby-productsandotherobviousadvantages,forthevastnumberofthecountryandsoutheastAsiaseapowerplant,thecalculationwithseawaterdesulfurizationisagoodchoice.Basedonthestatusofseawaterdesulfurizationtechnologyindomesticstart-ups,brieflydescribestheprincipleofseawaterfluegasdesulfurizationprocess,process.Introducedtheoperationofthefluegasdesulfurizationdeviceparameterdetectionandcontrolandinterlockprotection.Especiallywithhuanenghaimenpowerplant1000mwunitasanexampleofcentralizedanalysis.Afterwatertreatmentinthesmokemeetthenationalenvironmentalstandards,itsefficiencyupto97.18%.Chosenforaseasideburninglow-sulfurcoalthermalpowerplantfluegasdesulfurizationsystemprovidesthebasis.Keywords:seawaterfluegasdesulfurization;Control;Haimenpowerplant.前言近10多年來，隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，對(duì)電力方面的需求也越大。大容量、高參數(shù)、高效率的大型機(jī)組在我國(guó)日益普及。作為主要電源供應(yīng)的燃煤發(fā)電機(jī)組逐年增加，電力工業(yè)煤炭的消耗量約為全國(guó)原煤產(chǎn)量的40%。燃煤火力發(fā)電裝置排放的對(duì)人類生存環(huán)境構(gòu)成直接危害的主要污染物有粉塵、二氧化硫、氮氧化物及二氧化碳。我國(guó)火電廠動(dòng)力用煤的特點(diǎn)是高灰分、高硫分煤的比例較大，而且?guī)缀醪唤?jīng)任何洗選等預(yù)處理過程，同時(shí)，火電廠硫氧化物排放的總量大而且集中。因此，火電廠的硫氧化物排放控制工作倍受重視。隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保工作的日益重視，對(duì)于主要大氣污染物排放的重點(diǎn)行業(yè)一火電廠，根據(jù)環(huán)保法規(guī)的要求，火力發(fā)電廠均必須安裝煙氣脫硫裝置。在鍋爐爐膛內(nèi)的燃燒環(huán)境下，幾乎煤中所有的可燃硫分均會(huì)迅速轉(zhuǎn)化成為SO2。對(duì)占絕大多數(shù)的常規(guī)燃煤粉電站鍋爐，其爐內(nèi)燃燒溫度很高，現(xiàn)在尚沒有可以在爐內(nèi)燃燒過程中高效脫除SO2的可行技術(shù)，也不可能通過改進(jìn)爐內(nèi)燃燒過程來抑制SO2的生成，所以尾氣脫硫成了大多數(shù)電廠選擇的脫硫方法。近年來，大量的脫硫裝置投入運(yùn)行，絕大多數(shù)脫硫工藝采用的是石灰石-石膏濕法脫硫技術(shù),而對(duì)于為數(shù)眾多的海邊電廠來講，與石灰石-石膏濕法脫硫技術(shù)相比，海水脫硫工藝具有脫硫效率高、運(yùn)行成本低、投資少、系統(tǒng)簡(jiǎn)單可靠、無添加物、無副產(chǎn)品等明顯優(yōu)勢(shì)，釆用海水脫硫?qū)⑹呛＿呺姀S的很好選擇。目前運(yùn)用海水脫硫的海濱電廠有華能海門電廠、深圳媽灣電廠等。1SO2排放現(xiàn)狀及脫硫目的1.1我國(guó)SO2排放現(xiàn)狀我國(guó)是燃煤大國(guó)，一次能源中燃煤約占而S排放量的來自燃煤。在S排放中，燃煤發(fā)電廠占總量工業(yè)鍋爐占.，工業(yè)蜜爐占電力、化工、冶金、建材等工業(yè)是排放S的主要工業(yè)群。我國(guó)已探明的一次能源儲(chǔ)備中，煤炭約占總儲(chǔ)量的90%。在我國(guó)一次能源的生產(chǎn)和消費(fèi)構(gòu)成中，煤炭約占2/3，是我國(guó)能源工業(yè)的支柱。2004年，我國(guó)原煤產(chǎn)量接近17億t，預(yù)計(jì)2005年我國(guó)的原煤產(chǎn)量將達(dá)到20億t。我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要長(zhǎng)期依賴煤炭提供可靠的能源供應(yīng)，以煤炭為主的能源格局在今后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)不會(huì)改變。1.2SO2的危害SO2是當(dāng)今人類面臨的主要大氣污染物之一，其2/3以上來源于人類的生產(chǎn)活動(dòng)，其余來源于天然污染源。SO2的污染屬于低濃度、長(zhǎng)期的污染，對(duì)人類的健康、自然生態(tài)環(huán)境、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等方面均造成很大的危害。一、SO2對(duì)人體健康的危害SO2是一種無色具有強(qiáng)烈刺激性氣味的氣體，易溶于人體的體液和其他黏性液中，長(zhǎng)期的影響會(huì)導(dǎo)致多種疾病，如：上呼吸道感染、慢性支氣管炎、肺氣腫等，危害人類健康。SO2在氧化劑、光的作用下，會(huì)生成使人致病、甚至增加病人死亡率的硫酸鹽氣溶膠，據(jù)有關(guān)研究表明，當(dāng)硫酸鹽濃度在10μg/m3左右時(shí)，每減少10%的濃度能使死亡率降低0.5%。二、SO2對(duì)植物的危害研究表明，在高濃度的SO2的影響下，植物產(chǎn)生急性危害，葉片表面產(chǎn)生壞死斑，或直接使植物葉片枯萎脫落；在低濃度SO2的影響下，植物的生長(zhǎng)機(jī)能受到影響，造成產(chǎn)量下降，品質(zhì)變壞。三、SO2對(duì)金屬的腐蝕大氣中的SO2對(duì)金屬的腐蝕主要是對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕。據(jù)統(tǒng)計(jì)，發(fā)達(dá)國(guó)家每年因金屬腐蝕而帶來的直接經(jīng)濟(jì)損失占國(guó)民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值的2%～4%。由于金屬腐蝕造成的直接損失遠(yuǎn)大于水災(zāi)、風(fēng)災(zāi)、火災(zāi)、地震造成損失的總和。且金屬腐蝕直接威脅到工業(yè)設(shè)施、生活設(shè)施和交通設(shè)施的安全。四、對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響SO2形成的酸雨和酸霧危害也是相當(dāng)?shù)拇?，主要表現(xiàn)為對(duì)湖泊、地下水、建筑物、森林、古文物以及人的衣物構(gòu)成腐蝕。同時(shí)，長(zhǎng)期的酸雨作用還將對(duì)土壤和水質(zhì)產(chǎn)生不可估量的損失。1.3煙氣脫硫的目的減少二氧化硫的排放，從而減少酸雨對(duì)人體健康的危害，減少對(duì)植物的危害，減少對(duì)金屬的腐蝕，減少對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，維持我國(guó)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的健康可持續(xù)發(fā)展。2發(fā)展海水脫硫的必要性目前用于脫硫的方法有石灰石-石膏法煙氣脫硫、旋轉(zhuǎn)噴霧干燥煙氣脫硫、海水脫硫、電子束法脫硫、氨水洗滌法脫硫、煙氣循環(huán)流化床脫硫、爐內(nèi)噴鈣尾部增濕煙氣脫硫、磷銨肥法煙氣脫硫等，其中石灰石-石膏法脫硫是應(yīng)用最廣泛的一種脫硫技術(shù)。與目前廣泛使用的石灰石-石膏濕法脫硫技術(shù)相比，海水脫硫具有脫硫效率高、運(yùn)行成本低、投資少、系統(tǒng)簡(jiǎn)單可靠、無添加物、無副產(chǎn)品等明顯優(yōu)勢(shì)，對(duì)于國(guó)內(nèi)及東南亞地區(qū)數(shù)量龐大的海邊電廠來講，釆用海水脫硫?qū)⒕呤呛芎玫倪x擇。2.1海水煙氣脫硫的前景一、石灰石-石膏脫硫在發(fā)達(dá)國(guó)家的應(yīng)用現(xiàn)狀經(jīng)驗(yàn)表明,石灰石-石膏脫硫技術(shù)是一種最成熟的脫硫工藝,占所有脫硫技術(shù)的36.7%左右,這與一些發(fā)達(dá)國(guó)家的地理、資源狀況息息相關(guān)。如煙氣脫硫裝置相對(duì)占有率最大的日本,其煤資源、石膏資源匱乏,而石灰石資源極為豐富,煙氣脫硫的石膏產(chǎn)品在日本得到廣泛的應(yīng)用。而美國(guó)內(nèi)陸電廠多,天然石膏和硫磺資源也相當(dāng)富余,而且其地理幅員遼闊,其脫硫后的副產(chǎn)品大多采取拋棄堆存。二、脫硫石膏資源綜合利用在我國(guó)存在的問題目前,石灰石-石膏脫硫的副產(chǎn)品石膏,只要質(zhì)量穩(wěn)定、價(jià)格合理還是有銷路的,但我國(guó)脫硫石膏資源綜合利用存在以下問題:1、石膏是一種用量大、運(yùn)輸量大而價(jià)格低廉的產(chǎn)品,往往運(yùn)輸費(fèi)用大大超過石膏本身的價(jià)格,因而運(yùn)費(fèi)在很大程度上決定脫硫石膏能否代替天然石膏。2、我國(guó)除了浙江、福建、黑龍江三省外,所有地區(qū)都有非常豐富的天然石膏資源,已探明的天然石膏儲(chǔ)量大約為570×t,居世界首位,年產(chǎn)10×t以上的大型礦山有50多個(gè)。3、脫硫石膏往往顏色偏深,質(zhì)地優(yōu)良的脫硫石膏是純白色的,但常見的脫硫石膏是深灰色或帶黃色,作為粉刷石膏和裝飾石膏將影響外觀,這與脫硫石膏中特定的氯和飛灰含量有很大的關(guān)系,而且目前我國(guó)脫硫石膏的深加工技術(shù)落后也嚴(yán)重制約了脫硫石膏的利用。這些原因?qū)е挛覈?guó)脫硫石膏綜合利用率不高,如果因此而設(shè)立專門的儲(chǔ)存場(chǎng),不僅投資大,占用大量土地資源,而且對(duì)周邊環(huán)境會(huì)造成不利的影響。三、海水脫硫是否對(duì)環(huán)境造成影響我國(guó)具有3.2萬公里的海岸線，所以海水脫硫在我國(guó)具有先天的條件。沿海城市一般經(jīng)濟(jì)都比較發(fā)達(dá)，環(huán)境也污染比較嚴(yán)重。而海水脫硫普遍關(guān)注的是脫硫后的海水回流對(duì)海洋環(huán)境的影響。經(jīng)過海水脫硫工藝系統(tǒng)后的海水,其海水水質(zhì)的變化主要表現(xiàn)在質(zhì)量濃度增加,海水pH值下降,化學(xué)耗氧量(COD)增加,溶解氧(DO)下降,水溫略有升高,低濃度飛灰和痕量重金屬元素有所變化。表1石灰石-石膏脫硫與海水脫硫性能比較發(fā)電廠名稱沙角A廠媽灣電廠脫硫方法FGD海水法廠家美國(guó)ECEABB脫硫效率/%9590燃煤硫分/%0.910.63鈣硫物質(zhì)的量比1.030吸收劑石灰石粉海水操作條件復(fù)雜一般總投資額/萬元2737417600單位投資/(元)913587脫硫單位成本/（元）5718949252每度電增加成本/(元)0038900182注:沙角A廠和媽灣電廠同為300MW級(jí)機(jī)組,應(yīng)用在這兩個(gè)發(fā)電廠的脫硫方法的成熟度相同,都投入了商業(yè)化運(yùn)行。FGD脫硫工藝相對(duì)海水脫硫工藝較復(fù)雜,其燃燒適應(yīng)的煤種不限,海水脫硫只能燃燒低硫煤種,兩種脫硫方法所用設(shè)備的占地面積大,海水脫硫法尤甚。海水脫硫法如果采用海水加氫氧化鈉,則脫硫率可達(dá)95.1%。但分析比較了脫硫系統(tǒng)引入及排出海水水質(zhì),未發(fā)現(xiàn)明顯的變化。排放海水中增加的微量元素主要來自飛灰,其含量遠(yuǎn)低于排放標(biāo)準(zhǔn),不影響海水環(huán)境。挪威BERGEN大學(xué)雨系和海洋生物系對(duì)采用海水脫硫的StatiolMongstad煉油廠所在海域進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)5年(1989-1994)的跟蹤監(jiān)測(cè),沒發(fā)現(xiàn)海水脫硫工藝的排放物對(duì)海洋生物造成任何影響和危害。監(jiān)測(cè)結(jié)果如下:（1）重金屬方面。在各采樣點(diǎn)和各采樣周期,重金屬含量的變化由泥土自然變化產(chǎn)生。對(duì)此區(qū)域富集動(dòng)物群調(diào)查表明,在排放口附近沒有重金屬沾積的跡象,且觀測(cè)值對(duì)環(huán)境看來沒有影響。（2）海底生物群方面。采樣調(diào)查證明海底生物具有良好的環(huán)境條件。自1989年以來生物種類及個(gè)體數(shù)量均有增加。生物種類的多樣性和均勻性在漸升高。對(duì)深圳西部電廠4號(hào)機(jī)組海水脫硫系統(tǒng)監(jiān)測(cè)分析結(jié)果也表明:海水脫硫后的回流水對(duì)電廠周邊海域的影響微乎其微。四、結(jié)論石灰石-石膏脫硫應(yīng)用范圍廣,對(duì)于200MW級(jí)或以上的機(jī)組都可采用,并且對(duì)各種含硫率的燃煤機(jī)組都適應(yīng),在濕法煙氣脫硫應(yīng)用中所占比例最大。對(duì)我國(guó)的海濱電廠而言,因地制宜采用海水脫硫裝置,其系統(tǒng)可靠,不會(huì)出現(xiàn)象石灰石-石膏脫硫裝置出現(xiàn)的結(jié)垢或堵塞現(xiàn)象,具有極高的系統(tǒng)利用率,不產(chǎn)生任何固態(tài)或液態(tài)廢棄物,無須采購(gòu)、運(yùn)輸、制備其他添加劑,最大程度地減少煙氣脫硫裝置對(duì)環(huán)境帶來的影響;還具有投資省,運(yùn)行費(fèi)用低的特點(diǎn)。利用豐富的海水資源進(jìn)行煙氣脫硫是一種既經(jīng)濟(jì)可行又能夠?qū)崿F(xiàn)自然資源綜合利用的有效方法,采用海水脫硫也符合國(guó)家可持續(xù)發(fā)展的環(huán)保政策,這對(duì)我國(guó)的海濱電廠有較大的投資吸引力。2.2國(guó)內(nèi)外海水煙氣脫硫方法的發(fā)展情況海水脫硫與其它煙氣脫硫技術(shù)相比，具有脫硫效率高，運(yùn)行成本低，系統(tǒng)簡(jiǎn)單、投資少等特點(diǎn)。早在上個(gè)世紀(jì)60年代末，美國(guó)加州伯克利大學(xué)就研究了利用海水中天然堿度來吸收煙氣中SO2的工藝原理。在此基礎(chǔ)上，上個(gè)世紀(jì)70年代，挪威ABB-Flakt公司和Norsk-Hydro公司合作，經(jīng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)裝置成功運(yùn)行后，確立了Norsk-Hydro工藝，在挪威廣泛用于煉油廠及工業(yè)窯爐的煙氣脫硫。挪威以ALSTOM（阿爾斯通）技術(shù)(曾稱為ABB)為主流，世界上已經(jīng)投產(chǎn)項(xiàng)目中，采用ALSTOM技術(shù)的占有率達(dá)到80%，其它技術(shù)還有德國(guó)比紹夫和日本富士化水。近年來有30多套海水脫硫裝置投入或即將投入運(yùn)行，例如：1974年成功地應(yīng)用于Porsgurnn的工業(yè)燃油鍋爐煙氣脫硫；1988年在挪威Husnes煉銷廠實(shí)施了F-FGD(FlueGasDeesulfurization)工藝；同年印度塔塔(TaTa)電廠位于海邊河口地區(qū)的Trombay(特羅姆貝)電廠5號(hào)機(jī)組（500MW）部分煙氣脫硫分期實(shí)施了廠F-FGD工藝，其中第一期125MW煙氣脫硫采用預(yù)冷卻器，這是世界上第一臺(tái)用海水進(jìn)行火電廠FGD的裝置，第二期125MW容量煙氣脫硫改用氣-氣熱交換器（GGH），1994年投產(chǎn)，1995年，西班牙UNELCO電廠在4臺(tái)80MW機(jī)組安裝；1999年印度尼西亞Paition電廠4×335MW使用海水脫硫投入運(yùn)行；馬來西亞發(fā)電廠2×700MW機(jī)組于2002~2003年先后投入運(yùn)行;英國(guó)蘇格蘭電力公司地處重要生態(tài)保護(hù)區(qū)的Lorrgannet電廠4×600MW燃煤發(fā)電機(jī)組的海水脫硫裝置于2005年建設(shè);其它如：日本煉油廠270MW，塞浦路斯130MW也都在建設(shè)之中。國(guó)內(nèi)海水脫硫工程也以挪威的ALSTOM(原稱入ABB)的技術(shù)為主。最早，深圳市能源集團(tuán)媽灣發(fā)電總廠西部電廠4號(hào)機(jī)組(300MW）從挪威引進(jìn)1套ALSTOM純海水脫硫系統(tǒng)，于1998年底竣工，并于1999年3月8日通過72h的連續(xù)運(yùn)行并移交生產(chǎn)。通過運(yùn)行實(shí)踐證明：該裝置系統(tǒng)及設(shè)備運(yùn)行狀況良好,各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到或優(yōu)于設(shè)計(jì)要求，脫硫效率穩(wěn)定在92%，工藝排水pH值大于6.7。同時(shí)，被國(guó)家環(huán)?？偩植渴馂楹Ｋ摿蚴痉豆こ獭?004年2月23曰，西部電廠5、6號(hào)機(jī)組(2×300mw)海水脫硫裝置建成投運(yùn)，2004年9月，5、6號(hào)機(jī)組海水脫硫通過國(guó)家環(huán)?？偩值目⒐を?yàn)收。以后相繼共建成6套300MW海水脫硫裝置。2.3海水煙氣脫硫技術(shù)的研究現(xiàn)狀海水煙氣脫硫技術(shù)是濕法脫硫技術(shù)的一種，適用于建于海邊、釆用海水冷卻的電廠，由于海水脫硫工藝中使用電廠冷卻水作為脫硫劑，不產(chǎn)生任何廢棄物，系統(tǒng)運(yùn)行可靠，相比其他濕法脫硫工藝其具有非常低廉的運(yùn)行成本，目前全世界約有30%的燃煤電廠建于海邊，使海水脫硫技術(shù)的發(fā)展具有很大的需求推動(dòng)。發(fā)展到今天，海水煙氣脫硫已有40多年的歷史，早在20世紀(jì)60年代，美國(guó)加州波克利大學(xué)就進(jìn)行了海水脫硫的工藝機(jī)理研究，海水煙氣脫硫裝置最早作為煉鋁廠、煉油廠等非燃煤工業(yè)的配套設(shè)施而被廣泛應(yīng)用，在歐洲的挪威、英國(guó)、荷蘭、西班牙、塞浦路斯等國(guó)有數(shù)十套海水煙氣脫硫裝置投運(yùn)，但目前海水煙氣脫硫工藝在海邊電廠的應(yīng)用還比較少，在國(guó)內(nèi)尚處于起步階段，國(guó)內(nèi)投運(yùn)的海水脫硫機(jī)組見表2。表2我國(guó)火電廠海水煙氣脫硫匯總電廠名稱裝機(jī)容量技術(shù)支持方濃度，mg/Nm備注深圳西部電廠4×300MW阿爾斯通含硫量0.63%90%已投運(yùn)漳州后石電廠6×600MW富士化水820ppm(6%)90%已投運(yùn)青島發(fā)電廠一期2×300MW阿爾斯通2732(6%)90%已投運(yùn)青島發(fā)電廠二期2×300MW阿爾斯通2732(6%)90%已投運(yùn)廈門嵩嶼電廠4×300MW東方鍋爐1517(6.31%)95%已投運(yùn)黃島電廠2×660MW阿爾斯通1788(6%)90%已投運(yùn)日照電廠2×350MW阿爾斯通1788(6%)90%已投運(yùn)日照電廠2×600MW阿爾斯通1788(6%)90%已投運(yùn)秦皇島電廠1×300MW阿爾斯通1788(6%)90%已投運(yùn)在國(guó)外，印度TaTa電廠于1988年和1995年建成二套純海水煙氣脫硫工藝裝置，各用于該廠500MW發(fā)電機(jī)組的1/4煙氣量脫硫。印尼LAWAPation電廠二期2×600MW機(jī)組海水煙氣脫硫裝置于1999年建成投產(chǎn)。沙特YanbuRoyal電廠135MW機(jī)組海水煙氣脫硫裝置于2002投產(chǎn)年。印度尼西亞東爪哇電廠#7機(jī)組(660MW)于1998年投運(yùn)，馬來西亞的MANJUNGTNBJanamanjingSdnBhd電廠3×700MW機(jī)組分別于2002、2003年投運(yùn)。除此之外，馬來西亞TANJUNGBIN電廠1號(hào)?3號(hào)(3×700MW燃煤機(jī)組，單臺(tái)機(jī)組煙氣量265×104N/h)機(jī)組于本年投產(chǎn)，馬來西亞JTMAH電廠1號(hào)、2號(hào)機(jī)組(2×700MW燃煤機(jī)組，單臺(tái)機(jī)組煙氣量265×104N/h)說預(yù)計(jì)于2008年投運(yùn)。2005年3月，美國(guó)杜康公司中標(biāo)沙特阿拉伯Jeddah一臺(tái)燃重油電廠550MW機(jī)組海水煙氣脫硫交鑰匙工程。作為我國(guó)第一個(gè)引進(jìn)項(xiàng)目的海水煙氣脫硫示范工程，深圳西部電廠4號(hào)機(jī)組300MW海水煙氣脫硫工程于1999年投運(yùn)。3海水脫硫概述3.1海水煙氣脫硫原理海水脫硫工藝屬于濕法脫硫技術(shù)的一種，其基本工藝原理是：利用天然海水中的堿度吸收并脫除煙氣中的SO2。海水之所以能作為脫硫劑，是由于含有過量的可溶性的碳酸鈣和碳酸鈉，通常呈堿性。正常海水中含有約3.5%的鹽分，碳酸鹽約占海水中鹽分的0.34%。海水不斷與海底和沿岸的堿性沉淀物接觸來維持海水中碳酸鹽的平衡，河流不斷的將可溶性的石灰石送入大海，海水中的這種成分使得海水具有大量吸收和中和SO2的能力。一、SO2吸收凈化過程的理論基礎(chǔ)1、傳質(zhì)擴(kuò)散的理論基礎(chǔ)氣體的質(zhì)量傳遞是借助于氣體的擴(kuò)散過程來實(shí)現(xiàn)的，物質(zhì)在靜止或垂直于濃度梯度方向做層流流動(dòng)的流體中傳遞，是由分子運(yùn)動(dòng)引起的，成為分子擴(kuò)散，物質(zhì)在湍流流體中的傳遞主要是由于流體中質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)而引起的，稱為湍流擴(kuò)散，擴(kuò)散的結(jié)果會(huì)使氣體從髙濃度區(qū)域轉(zhuǎn)移到低濃度區(qū)域，混合氣體中的氣態(tài)污染物首先要從氣相主體擴(kuò)散到氣液界面，然后才能擴(kuò)散到液相主體中，因此氣體擴(kuò)散同時(shí)發(fā)生在氣相和液相中，對(duì)于海水煙氣脫硫的擴(kuò)散過程，可以表述如下:SO2從氣相主體（原煙氣）←云湍流擴(kuò)散→氣膜表面←分子氣膜擴(kuò)散→相界面←分子液膜擴(kuò)散→液膜表面←湍流擴(kuò)散→液相主體(海水)2、吸收凈化理論（1）雙膜理論海水脫硫的工藝過程是一個(gè)物理化學(xué)過程，其傳質(zhì)基于吸收凈化理論一“雙膜理論”，其基本論點(diǎn)是：氣體吸收是氣相中的吸收質(zhì)經(jīng)過相際傳遞到液相的過程。當(dāng)氣體與液體相互接觸時(shí)，即使在流體的主體中己呈湍流，氣液相際兩側(cè)仍分別存在有穩(wěn)定的氣體滯流層（氣膜）和液體滯流層（液膜\吸收過程是吸收質(zhì)分子從氣相主體運(yùn)動(dòng)到氣膜面，再以分子擴(kuò)散的方式通過氣膜到達(dá)氣液兩相界面，在界面上吸收質(zhì)溶入液相，再?gòu)囊合嘟缑嬉苑肿訑U(kuò)散方式通過液膜進(jìn)人液相主體。根據(jù)雙膜理論的基本論點(diǎn)，在海水脫硫過程中：(a)相互接觸的煙氣氣流和霧化海水兩流體間存在著穩(wěn)定的相界面，界面兩側(cè)各存在著一個(gè)很薄的流體膜層，SO2以分子擴(kuò)散方式通過此兩膜層。(b)氣液相界面沒有傳質(zhì)阻力，即SO2在煙氣一海水氣液相界面處的濃度處于相平衡狀態(tài)。(c)在膜層以外的煙氣一海水氣液兩相主流區(qū)由于流體湍動(dòng)劇烈，傳質(zhì)速率高，傳質(zhì)阻力可以忽略不計(jì)，相際的傳質(zhì)阻力集中在兩個(gè)膜層內(nèi)。根據(jù)上述論點(diǎn)，由于SO2的吸收是伴有化學(xué)反應(yīng)的氣液相反應(yīng)，可分為以下幾個(gè)步驟，這里氣相反應(yīng)物為SO2氣體，氣相本體為原煙氣，液相本體為海水：(a)氣相反應(yīng)物由氣相主體擴(kuò)散至氣液兩相界面；(b)氣相反應(yīng)物在氣液兩相界面上溶解；(c)氣相反應(yīng)物在液相主體中與液相中的反應(yīng)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)；(d)反應(yīng)生成的液相產(chǎn)物留存在液相中；(e)反應(yīng)生成的氣相產(chǎn)物通過氣膜向氣相本體擴(kuò)散。（2）物理吸收平衡當(dāng)混合氣體與吸收劑接觸時(shí)，氣相中的可吸收組分將向液相進(jìn)行質(zhì)量傳遞,稱為吸收過程。在吸收過程發(fā)生的同時(shí)，還會(huì)發(fā)生液相中吸收組分向氣相逸出的質(zhì)量傳遞過程，成為解吸過程。在一定的溫度和壓力下，吸收過程速率和解吸過程速率終將相等，氣液兩相傳質(zhì)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，此時(shí)氣體溶質(zhì)在液相中含量就是該氣體的溶解度。氣體的溶解度與氣體和溶劑的性質(zhì)有關(guān)，溶劑溶解力提高、壓力升高或溫度降低，都將增大溶質(zhì)的溶解度。氣體的溶解度是每100kg水中溶解氣體的kg數(shù)。用水作吸收劑時(shí)，S為中等溶解氣體。（3）存在化學(xué)反應(yīng)的氣液相平衡物理吸收和化學(xué)吸收，都受氣相擴(kuò)散速度(或氣膜阻力)和液相擴(kuò)散速度(或液膜阻力〉的影響，工程上常用加強(qiáng)氣液兩相的擾動(dòng)來消除氣膜與液膜的阻力。在煙氣脫硫中，瞬間內(nèi)要連續(xù)不斷地凈化大量含低濃度S的煙氣，如單獨(dú)應(yīng)用物理吸收，因其凈化效率很低，難以達(dá)到802的排放標(biāo)準(zhǔn)。因此，煙氣脫硫技術(shù)中大量采用化學(xué)吸收法。用化學(xué)吸收法進(jìn)行煙氣脫硫，技術(shù)上比較成熟，操作經(jīng)驗(yàn)比較豐富，實(shí)用性強(qiáng)，已成為應(yīng)用最多、最普遍的煙氣脫硫技術(shù)，海水脫硫工藝也是基于化學(xué)吸收?；瘜W(xué)吸收是由物理吸收過程和化學(xué)反應(yīng)兩個(gè)過程組成的。在物理吸收過程中，被吸收的氣體在液相中進(jìn)行溶解，當(dāng)氣液達(dá)到相平衡時(shí)，被吸收氣體的平衡濃度，是物理吸收過程的極限。被吸收氣體中的活性組分進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，當(dāng)化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，被吸收氣體的消耗量，是化學(xué)吸收過程的極限。在實(shí)際工程應(yīng)用中，如海水脫硫工藝，氣態(tài)污染物的凈化過程通常采用的是化學(xué)吸收法，此時(shí)氣態(tài)污染物總?cè)芙饬坑梢合辔锢砦樟亢突瘜W(xué)消耗量組成。一、海水脫硫的物理化學(xué)原理1、S的物理化學(xué)特性S是無色有刺激性氣味的氣體，其基本性質(zhì)見表3。表3SO2的基本性質(zhì)相對(duì)分子量64.06臨界壓力/MPa7.77密度/（kg/）2.93（0,105Pa）1434(－10)色、味無色，刺激嗅凝固點(diǎn)/?－75.5比熱容/[J/(kg.)]0.62(0)、0.67(0)沸點(diǎn)/?－10溶解度/[g/(1000g.水)]154(10)、75.5(30)臨界溫度/157.5S易溶于水，在常溫下1體積水可溶解40體積的S，相當(dāng)于質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的溶液，呈弱酸性。天然海水中含有大量的可溶性鹽類，其主要成份是氯化物（約占80%以上)和硫酸鹽（約占10%左右)，此外還含有一定量的可溶性碳酸鹽及重碳酸鹽（約占0.3%左右），pH值一般在7.5?8.5范圍內(nèi)，甲基橙堿度一般為1.2?2.5mmol/L。因此，純海水具有天然的酸堿緩沖能力及吸收酸性氣體的能力。2、海水脫硫的化學(xué)原理在海水脫硫中，煙氣中的S被海水吸收生成亞硫酸氫根離子(HSO)和氫離子(H)、HSO與氧（O）反應(yīng)生成硫酸氫根離子(HSO），HSO與HCO反應(yīng)生成穩(wěn)定的硫酸根離子和易于吹脫的C和水。最終反應(yīng)生成的C通過曝氣方式強(qiáng)制吹脫，使海水中的C濃度降低，提高海水中的pH值、DO值。（1）S的溶解在本文的海水脫硫工藝中，S脫除采用空塔噴淋洗滌方式，在吸收塔吸收區(qū)，含S的煙氣和霧化后的海水強(qiáng)烈接觸，煙氣中的S溶解吸收并轉(zhuǎn)化成亞硫酸。SO(g)→SO(l)（3-1)(g)+HO→HSO（3-2)除了SO外，煙氣中的其它酸性成份，如HCI和HF以及煙塵也被海水脫除。（2）亞硫酸水解SO溶解后生成亞硫酸，同時(shí)發(fā)生如下水解：一級(jí)水解反應(yīng)：HSO→H+HSO（3-3)二級(jí)水解反應(yīng)：HSO→H+SO（3-4)亞硫酸的水解以一級(jí)水解為主導(dǎo)，在水溶液中，只存在少量的亞硫酸根離子。在水解過程中，不斷生成的H離子與海水中的碳酸氫根離子或碳酸根離子發(fā)生中和反應(yīng)生成碳酸。（3）中和反應(yīng)海水呈天然堿性，其主要堿性陰離子為、，與離子H發(fā)生如下中和反應(yīng)：+H→HCO（3-5)HCO+H→HO+CO(g,l)（3-6)該反應(yīng)主要在吸收塔海水池和曝氣池、混合池中發(fā)生。（4）曝氣氧化反應(yīng)產(chǎn)生的亞硫酸根離子和亞硫酸氫根離子在曝氣池和吸收塔海水池中被鼓入的空氣強(qiáng)制氧化成穩(wěn)定的硫酸根離子和硫酸根離子，發(fā)生的氧化反應(yīng)如下:氧氣溶解反應(yīng)：（3-7)（3-8)（3-9)硫酸氫根離子與海水中的碳酸氫根離子發(fā)生反應(yīng)生成硫酸根和CO，反應(yīng)如下：（3-10)（3-11)（5）總的化學(xué)反應(yīng)由上述可知，海水煙氣脫硫總的化學(xué)反應(yīng)式如下：（3-12)（3-13)通過上述一系列化學(xué)反應(yīng)，煙氣中的SO被海水洗滌轉(zhuǎn)移到海水中，使排放煙氣中的SO濃度大幅降低，達(dá)到排放濃度要求。同時(shí)，進(jìn)入海水中的SO在海水水質(zhì)恢復(fù)系統(tǒng)通過中和反應(yīng)、氧化反應(yīng)和曝氣吹脫作用，使處理后的海水pH值、DO、COD等指標(biāo)達(dá)到環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)。海水吸收SO最終生成的硫酸鹽，是一種無害物質(zhì)。硫酸鹽是海水中鹽分的主要成分，硫酸鹽對(duì)海洋生物來說是不可缺少的。3.2海水煙氣脫硫的工藝流程工藝流程設(shè)計(jì)是脫硫技術(shù)的核心，所有系統(tǒng)、設(shè)備、管線必須以工藝流程為基礎(chǔ)，工程設(shè)計(jì)必須首先確定工藝流程。目前，在我國(guó)己經(jīng)投運(yùn)海水煙氣脫硫裝置的電廠有深圳西部電廠阿爾斯通技術(shù)的3×300MW機(jī)組和福建漳州后石電廠富士化水技術(shù)的6×600MW機(jī)組，由東方鍋爐設(shè)計(jì)建設(shè)的廈門嵩嶼4×300MW機(jī)組脫硫工程是國(guó)內(nèi)首個(gè)自主開發(fā)研制的海水脫硫項(xiàng)目，該工程已于2007年6月通過國(guó)家環(huán)?？偩烛?yàn)收并投入商業(yè)運(yùn)行。一、目前常用的海水煙氣脫硫工藝流程海水煙氣脫硫工藝流程見圖1。圖1海水煙氣脫硫工藝流程其工藝主要特點(diǎn)為:（1）煙氣系統(tǒng)設(shè)置旁路、增壓風(fēng)機(jī)與氣-氣換熱器（GASS-GAS-HEATER，以下簡(jiǎn)稱GGH）；（2）脫硫海水水質(zhì)恢復(fù)系統(tǒng)采用曝氣池淺層曝氣，氣水比（曝氣強(qiáng)度）居中，停留時(shí)間較短；（3）吸收塔采用混泥土填料方塔，吸收塔內(nèi)安裝除霧器；（4）工程效果；脫硫效率：90%以上；排放海水pH值：6.5。二、海水煙氣脫硫工藝流程設(shè)計(jì)原則經(jīng)過對(duì)國(guó)內(nèi)外海水煙氣脫硫工藝比較研究，我們認(rèn)為目前投運(yùn)機(jī)組的海水脫硫系統(tǒng)因?yàn)榫鶎儆诔醪綉?yīng)用階段，存在較多不完善之處，而嵩嶼海水脫硫項(xiàng)目相比這些項(xiàng)目有更高的技術(shù)要求，需要重新設(shè)計(jì)新的工藝流程，對(duì)比己投運(yùn)海水煙氣脫硫工程的工藝優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合嵩嶼脫硫工程的技術(shù)要求，我們確定了海水脫硫的主要工藝流程設(shè)計(jì)原則。工藝流程見圖2。海水脫硫工藝流程見圖2基于成本考慮，如果采用兩爐一塔形式可以有更低的建設(shè)成本，但是不利于機(jī)組負(fù)荷調(diào)整，如果因電網(wǎng)調(diào)峰而使兩臺(tái)機(jī)組運(yùn)行負(fù)荷不同，將對(duì)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的調(diào)整帶來困難，而且這種形式要求更大流量的海水增壓泵，大流量海水泵的成本將非常高昂，因此我們選擇了每爐一塔的單元配置形式。1.煙氣流程設(shè)置旁路煙道；國(guó)外煙氣脫硫基本未設(shè)置旁路煙氣煙道，這是其嚴(yán)格環(huán)保法規(guī)的要求，不設(shè)置旁路煙道可以使煙氣系統(tǒng)成本大大降低，但對(duì)于國(guó)內(nèi)機(jī)組的運(yùn)行水平來講存在風(fēng)險(xiǎn)，因此煙氣流程中我們?nèi)匀辉O(shè)計(jì)了旁路系統(tǒng)，在事故狀態(tài)下脫硫系統(tǒng)可以與主機(jī)解列，煙氣自旁路煙道繞過脫硫系統(tǒng)進(jìn)入煙囪排放，這樣可以保證不會(huì)因?yàn)槊摿蛳到y(tǒng)故障而危及主機(jī)運(yùn)行安全。2.設(shè)置GGH（煙氣-煙氣換熱器）經(jīng)吸收塔處理后的煙氣溫度大幅降低，容易出現(xiàn)酸性物質(zhì)結(jié)露造成煙道及煙囪的腐蝕，我們?cè)谙到y(tǒng)中設(shè)置了GGH只以提高脫硫后的煙氣溫度，另外高溫?zé)煔馊菀讛U(kuò)散，可以消除煙囪白煙現(xiàn)象，由于項(xiàng)目處于鼓浪嶼風(fēng)景區(qū)，煙囪的白煙將嚴(yán)重影響景區(qū)觀感。3.吸收塔采用鋼制噴淋空塔，吸收塔內(nèi)安裝除霧器；嵩嶼項(xiàng)目要求達(dá)到95、的設(shè)計(jì)脫硫效率，在目前國(guó)內(nèi)外己投運(yùn)工程中，設(shè)計(jì)脫硫效率均在90“及以下，因此吸收塔的設(shè)計(jì)對(duì)于保證脫硫效率至關(guān)重要，經(jīng)過詳細(xì)論證，我們采用了全新的鋼制噴淋空塔結(jié)構(gòu)，是首次在海水脫硫中采用這種塔型，其內(nèi)部沒有篩板等均流結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于制造，塔上部設(shè)置除霧器。4.海水送往吸收塔噴淋層采用單元制與母管制相結(jié)合的方式；用于脫硫的海水采用母管制和單元制結(jié)合的方式也是海水脫硫上的首次應(yīng)用，根據(jù)脫硫海水的用量設(shè)置3臺(tái)海水增壓泵，對(duì)應(yīng)吸收塔的5層噴淋層，這種設(shè)置方式帶來了脫硫系統(tǒng)對(duì)機(jī)組符合變化的良好適應(yīng)性，并可有效的降低大功率海水增壓泵電耗，同時(shí)由于單臺(tái)泵流量的減小也降低了海水增壓栗的制造難度。5.吸收塔排出脫硫后酸性海水至海水水質(zhì)恢復(fù)系統(tǒng)采用重力流方式；整個(gè)海水輸送系統(tǒng)除海水增壓泵外不設(shè)置其他動(dòng)力提升裝置，海水在脫硫系統(tǒng)中采用重力流方式,水力設(shè)計(jì)的可靠性將是保證系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要因素。6.脫硫海水水質(zhì)恢復(fù)系統(tǒng)采用兩段曝氣方式；脫硫海水水質(zhì)恢復(fù)系統(tǒng)采用吸收塔海水池氧化（一級(jí)曝氣）為輔和或曝氣池曝氣（二級(jí)曝氣）為主的兩段曝氣方式；脫硫后海水排放指標(biāo)是海水脫硫的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，也是主要的設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)，嵩嶼項(xiàng)目的排放指標(biāo)要求高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，要求達(dá)到pH≥6.8，這是目前世界上海水脫硫工程排放海水的最高設(shè)計(jì)指標(biāo)，為達(dá)到這個(gè)苛刻指標(biāo)，我們創(chuàng)新的采用了兩段曝氣的方式，以曝氣池曝氣為主，以塔內(nèi)曝氣為輔，吸收塔內(nèi)曝氣減少了后段曝氣的負(fù)擔(dān)，有效利用了吸收塔的空間。曝氣池曝氣采用中層曝氣，曝氣池氣水比（曝氣強(qiáng)度）與停留時(shí)間根據(jù)達(dá)標(biāo)排放要求的海水pH值來確定。3.3海水煙氣脫硫系統(tǒng)的設(shè)備及回路FGD系統(tǒng)為單元制，用于除去電廠煙氣中的SO2。如果ID風(fēng)機(jī)運(yùn)行良好系統(tǒng)是否投運(yùn)，都不會(huì)影響機(jī)組的運(yùn)行。FGD系統(tǒng)包括一個(gè)煙氣處理系統(tǒng)和相關(guān)的海水處理系統(tǒng)。煙氣中的SO2在吸收塔內(nèi)，通過海水和煙氣的反向流動(dòng)接觸，被海水吸收。海水處理系統(tǒng)向海水中吹入空氣使海水中的SO2氧化成無害的硫化物，海水值提高到符合排放標(biāo)準(zhǔn)，最終排人大海。一、氣側(cè)兩臺(tái)ID風(fēng)機(jī)的出口煙氣管合并到一根風(fēng)管，稱之為主管道。FGD增壓風(fēng)機(jī)將氣體送至FGD人口風(fēng)門。FGD增壓風(fēng)機(jī)將煙氣增壓以補(bǔ)償通過FGD系統(tǒng)的壓降。采用可調(diào)間距葉片控制風(fēng)機(jī)抽氣流量并將氣體送入下游的氣-氣熱交換器(GGH)。未處理氣體從頂部進(jìn)入并向下流出GGH后，進(jìn)人吸收塔底部。吸收塔為一填充塔，海水從吸收塔上部的填充柱的上面引入。煙氣首先流經(jīng)氣體凈化器處理后，從吸收塔上部流出并流人GGH的下部。在GGH中，未處理的熱煙氣將加熱從吸收塔出來的低溫氣體。加熱后的煙氣則通過FGD出口風(fēng)門進(jìn)人主煙道，最后由煙囪排出。主煙道被FGD旁路風(fēng)門分成二部分。第一部分即前述“主煙道”。旁路風(fēng)門能防止未處理氣體流人或漏人煙囪，或防止處理后的氣體漏人未處理氣體中去。為了區(qū)分這二部分,將處理后氣體導(dǎo)入煙囪的部分稱為“旁路管道”。在需要停機(jī)的緊急工況下，F(xiàn)GD可將鍋爐的煙氣100%旁路。旁路風(fēng)門打開，未處理氣體經(jīng)由主煙道、旁路風(fēng)門、旁路管道進(jìn)人煙囪。這意味著通過關(guān)閉FGD人口、出口風(fēng)門，使FGD增壓風(fēng)機(jī)跳閘。1、FGD人口風(fēng)門、出口風(fēng)門和旁路風(fēng)門FGD人口、出口、旁路風(fēng)門只能由FGD風(fēng)門順序系統(tǒng)自動(dòng)控制。這樣可以防止操作員誤操作關(guān)閉煙氣通道，或在不適合的工況下操作FGD。入口、出口風(fēng)門有二組葉片，并包括氣密系統(tǒng)，用于FGD停運(yùn)時(shí)，確保0%的未處理氣體漏人FGD系統(tǒng)。每一組風(fēng)門葉片由一個(gè)氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)。入口、出口風(fēng)門每組葉片開、關(guān)裝置分別裝有三個(gè)限位開關(guān)，因此開、關(guān)位置共有6個(gè)限位開關(guān)指示開、關(guān)狀態(tài)。如果有的指示出現(xiàn)偏離，將會(huì)觸發(fā)報(bào)警，顯示限位開關(guān)有故障。旁路風(fēng)門為單百葉窗型。下葉片由一調(diào)節(jié)器控制(IP-轉(zhuǎn)換器/定位器)，而上葉片由一個(gè)氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制。上葉片有3個(gè)限位開關(guān)指示開/關(guān)狀態(tài)，當(dāng)三個(gè)中有2個(gè)開關(guān)顯示“開”，則可認(rèn)為是“開”狀態(tài)。（對(duì)“關(guān)”也同樣理解）所有控制煙氣風(fēng)門的氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)均由2×100%電磁閥供氣。當(dāng)關(guān)閉入口或出口風(fēng)門時(shí)，氣密系統(tǒng)自動(dòng)投運(yùn)。首先啟動(dòng)密封空氣風(fēng)機(jī)，15s后密封空氣風(fēng)門打開。密封氣體風(fēng)門裝有一個(gè)限位開關(guān)用于指示開、關(guān)狀態(tài)。當(dāng)密封空氣風(fēng)門限位開關(guān)或風(fēng)機(jī)電機(jī)未能按要求啟動(dòng)，則發(fā)出報(bào)瞥。當(dāng)信號(hào)和供氣發(fā)生故障時(shí)，F(xiàn)GD人口和出口風(fēng)門保持故障前位置。發(fā)生信號(hào)和供氣故障時(shí)，F(xiàn)GD旁路風(fēng)門將移動(dòng)到開啟位置。2、FGD增壓風(fēng)機(jī)FGD風(fēng)機(jī)位于主煙道下游獨(dú)立于ID風(fēng)機(jī)運(yùn)行，用于補(bǔ)償通過FGD系統(tǒng)內(nèi)的壓降。FGD增壓風(fēng)機(jī)從主煙道抽煙并送入FGD系統(tǒng)。ID風(fēng)機(jī)由鍋爐壓力控制，只FGD增壓風(fēng)機(jī)流量與鍋爐功率相對(duì)應(yīng)。FGD風(fēng)機(jī)為軸流式，動(dòng)葉可調(diào)?？刂苿?dòng)葉以調(diào)節(jié)FGD增壓風(fēng)機(jī)流量，使之與設(shè)計(jì)范圍內(nèi)的任意鍋爐負(fù)荷工況對(duì)應(yīng)，煙氣100%通過風(fēng)機(jī)而不會(huì)影響10風(fēng)機(jī)運(yùn)行。3、氣-氣熱交換器（1）概述當(dāng)煙氣在吸收塔中脫硫后,溫度下降至與進(jìn)人吸收塔的海水溫度相同，需要在排放前提高溫度。GGH則通過將熱煙氣的熱量傳給巳處理的煙氣來提高煙氣溫度，而來自GGD增壓風(fēng)機(jī)的未處理的煙氣在進(jìn)入吸收塔前溫度也相應(yīng)降低。根據(jù)要求,在設(shè)計(jì)工況下的任意鍋爐負(fù)荷范圍內(nèi)，F(xiàn)GD出口氣體溫度應(yīng)不低于70℃。GGH則使脫硫氣體溫度升到這一水平。（2）驅(qū)動(dòng)裝置GGH備有二套驅(qū)動(dòng)裝置，正常工況下均應(yīng)供電。任一套驅(qū)動(dòng)裝置可以使GGH運(yùn)行，但會(huì)導(dǎo)致未使用的那套裝置產(chǎn)生過度疲損，因而不推薦采用。（3）密封空氣系統(tǒng)GGH內(nèi)不可避免地會(huì)使用一些貫穿件,從這些地方煙氣會(huì)泄漏到大氣并引起腐蝕。為避免這種泄漏，空氣密封系統(tǒng)向貫穿件密封提供帶壓空氣，從而建立一道屏障。當(dāng)GGH啟動(dòng)時(shí)，氣密系統(tǒng)將自動(dòng)啟動(dòng)?？諝饷芊庀到y(tǒng)有二臺(tái)密封空氣風(fēng)機(jī)，其中一臺(tái)備用。止回閥和電動(dòng)風(fēng)門使得備用風(fēng)機(jī)可以自動(dòng)啟動(dòng)。（4）清潔系統(tǒng)（a）除灰：運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生一些煤灰沉積。通常用噴槍吹發(fā)熱元件上的灰塵。用在轉(zhuǎn)子表面上橫向排列的噴槍用0.5MPa的壓縮空氣吹灰除塵。除灰從上部噴槍開始，待其完成后再由下部噴槍繼續(xù)進(jìn)行。（b）高壓水沖洗：當(dāng)壓降超過一定水平后，高壓沖洗啟動(dòng)。沖洗水為少量8.5MPa新鮮水，轉(zhuǎn)子上下側(cè)的二個(gè)噴槍同時(shí)運(yùn)行。（5）GGH保養(yǎng)如果FGD和GGH計(jì)劃要停運(yùn)2h以上，則要進(jìn)行GGH保養(yǎng)。由停機(jī)干燥系統(tǒng)完成GGH保養(yǎng)。4、吸收塔吸收塔是一個(gè)填充塔。煙氣從吸收塔底部進(jìn)入與逆流的海水接觸后，S從煙氣中經(jīng)吸收轉(zhuǎn)移到海水。隨后煙氣經(jīng)過氣體凈化器凈化后從吸收塔頂部流出。酸性海水收集在吸收塔底部集水坑內(nèi),通過重力由管道排放到海水處理站(SWTP)。二、海水側(cè)冷凝器的冷卻水在大氣工況下通過虹吸井排放。部分海水則流向海水升壓泵站，其余的則流向海水處理系統(tǒng)(SWTP)。海水升壓泵入口坑與虹吸井為一體。海水流經(jīng)海水升壓泵后送到吸收塔頂部，吸收S后酸性海水通過重力排放到SWTP等待處理。SWTP有三個(gè)并列運(yùn)行的曝氣池。海水與吸收塔排放的酸性污水在曝氣池的人口處混合。曝氣池人口壁上的分流槽將海水平均分配到每個(gè)曝氣池。在曝氣池中，空氣被吹到海水中，來氧化海水中的S。二臺(tái)風(fēng)機(jī)則提供了所需要的空氣量。所有風(fēng)機(jī)都應(yīng)連續(xù)運(yùn)行。在曝氣池的末端，溢流圍堰可保持池中的海水水位。處理過的海水與新鮮海水混合后最后從冷卻水出口排放系統(tǒng)排放。4海水煙氣脫硫控制系統(tǒng)4.1控制方式海水脫硫工程FGD的控制系統(tǒng)采用和機(jī)組DCS相同的硬件設(shè)備，并作為機(jī)組DCS的一個(gè)遠(yuǎn)程控制站。在吸收塔附近設(shè)置脫硫系統(tǒng)的就地電子設(shè)備間，控制系統(tǒng)的主控制器及I/O模件等的機(jī)柜安裝在就地電子設(shè)備間內(nèi)。不單獨(dú)設(shè)置FGD的操作員站和工程師站，F(xiàn)GD系統(tǒng)所有啟?？刂?、事故處理、工況監(jiān)視均在機(jī)組單元控制室機(jī)組DCS的CRT上完成。4.2控制系統(tǒng)概述控制系統(tǒng)包括模擬量控制、順序控制、數(shù)據(jù)采集功能，能滿足各種運(yùn)行工況的要求，確保FGD系統(tǒng)安全、高效運(yùn)行。一、DCS的基本概念FGD控制系統(tǒng)采用分散控制系統(tǒng)（DCS）控制，他是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)、圖形顯示技術(shù)實(shí)現(xiàn)過程控制和過程管理的控制系統(tǒng)?，F(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)（PH、S濃度等）通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集后，經(jīng)過I/O模塊送到控制器，控制器處理后通過網(wǎng)絡(luò)傳送給人機(jī)接口進(jìn)行顯示，同時(shí)控制器也將處理后控制的信號(hào)經(jīng)過I/O模塊傳送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)作。它以多臺(tái)微處理器分散應(yīng)用于過程控制，通過通信總線、顯示器、鍵盤、打印機(jī)等高度集中地操作顯示和報(bào)警。信號(hào)流程圖如下圖3。信號(hào)流程圖如下圖3DCS系統(tǒng)分為四大部分：輸入/輸出模塊、控制器、人機(jī)接口和通信網(wǎng)絡(luò)。通信網(wǎng)咯分為星形、總線、環(huán)形或組合型的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。通信總線冗余：兩套平時(shí)按規(guī)定比例承擔(dān)通信負(fù)荷，其中一套出現(xiàn)故障，另一套承擔(dān)全部通信負(fù)荷。兩套中的一套使用，另一套備用，當(dāng)使用的那套通信網(wǎng)咯出現(xiàn)故障，則有后備來的承擔(dān)系統(tǒng)通信任務(wù)。二、DCS結(jié)構(gòu)1、輸入/輸出模板輸入/輸出模板主要完成模擬和數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換，通過端子板直接與生產(chǎn)過程相連，讀取傳感器信號(hào)。輸入/輸出模板有不同的類型，并有相應(yīng)的端子板。I/O板的差別在于有無智能板卡，但是控制器讀取所有I/O數(shù)據(jù)必須在1s內(nèi)完成一個(gè)循環(huán)。2、控制器隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，控制器的運(yùn)算能力不斷增強(qiáng)，成為網(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，通過網(wǎng)絡(luò)與人機(jī)界面連接。控制器是DCS的核心，他相當(dāng)于一臺(tái)PC機(jī)，主要有CPU、RAM、PROM和ROM等芯片；CPU主要完成各種運(yùn)算；ROM用來儲(chǔ)存各種運(yùn)算功能的控制算法（功能庫(kù)）、RAM用來儲(chǔ)存CPU的運(yùn)算結(jié)果和I/O信號(hào)。按照工藝要求，把功能塊連接起來形成控制方案存放于PROM，下電時(shí)，控制方案不會(huì)丟失。PROM可以擦寫，隨工藝改變可以修改控制方案?？刂破鞯膬蓚€(gè)接口，一個(gè)向下接收數(shù)據(jù)I/O總線來的信號(hào)，另一個(gè)是向上把信號(hào)送到網(wǎng)絡(luò)上與人機(jī)界面相連。通過DIP開關(guān)設(shè)定硬地址，在系統(tǒng)組態(tài)中設(shè)軟地址?？刂破鞯膬煞N運(yùn)行方式：組態(tài)和運(yùn)行。為了系統(tǒng)安全運(yùn)行，閉環(huán)控制器一定是冗余運(yùn)行的，一用一備，并且是熱備。為了保證冗余成功必須滿足以下條件：兩個(gè)控制器的硬件和軟件版本必須一致；冗余的控制器運(yùn)行正常?？刂破髦邪惭b有操作系統(tǒng)、功能塊組態(tài)軟件、通信軟件。功能塊組態(tài)軟件安裝在工程師站，它是對(duì)DCS進(jìn)行離線的配置、組態(tài)工作和在線的系統(tǒng)監(jiān)督、控制、維護(hù)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，其主要功能是提供對(duì)DCS進(jìn)行組態(tài)，配置工作的工具軟件（即組態(tài)軟件），并在DCS在線運(yùn)行時(shí)實(shí)時(shí)的監(jiān)視DCS網(wǎng)絡(luò)上各個(gè)節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行情況，使系統(tǒng)工程師可以通過工程師站及時(shí)調(diào)整系統(tǒng)配置及一些系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)定，使DCS隨時(shí)處在最佳的工作狀態(tài)之下。通信網(wǎng)絡(luò)把過程控制器和人機(jī)接口連接成一個(gè)系統(tǒng)。3、通信網(wǎng)絡(luò)DCS的基礎(chǔ)和核心是通信網(wǎng)絡(luò)，參加網(wǎng)絡(luò)通信的最小單位稱為節(jié)點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)的三要素：通信介質(zhì)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和通信方式。DCS的通信網(wǎng)絡(luò)一部分分為四級(jí)：現(xiàn)場(chǎng)總線、I/O總線、控制總線和DCS網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)節(jié)點(diǎn)連接到DCS的通信網(wǎng)絡(luò)上時(shí)，通常有一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口，控制把數(shù)據(jù)送到接口，人機(jī)界面從網(wǎng)絡(luò)接口讀取數(shù)據(jù)，讀取數(shù)據(jù)應(yīng)遵循網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議。為了保障網(wǎng)絡(luò)通訊的實(shí)時(shí)性和系統(tǒng)可擴(kuò)充性的要求，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)上可接入的最大節(jié)點(diǎn)數(shù)量應(yīng)比實(shí)際使用的節(jié)點(diǎn)數(shù)量大若干倍。這樣，一方面可以隨時(shí)增加新的節(jié)點(diǎn)，另一方面也可以使系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行于較輕的通信負(fù)荷狀態(tài)，以確保系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和可靠性。一般數(shù)據(jù)通信總線的負(fù)荷率，在繁忙工況下數(shù)據(jù)通信總線的負(fù)荷率不超過30%。4、人機(jī)接口人機(jī)接口包括操作員站、工程師站和歷史站?？刂破靼?、I/O部件與生產(chǎn)過程相連接，操作員站和人相聯(lián)系，通信網(wǎng)絡(luò)把這兩部分連成系統(tǒng)。操作員站用來監(jiān)控工藝參數(shù)及設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，在系統(tǒng)投運(yùn)前，把儲(chǔ)存在控制器中的各種算法按照生產(chǎn)要求連接起來，并填進(jìn)參數(shù)最后下裝給控制器，區(qū)別于算法語言編程，稱之為組態(tài)，整個(gè)過程在工程師站完成。歷史站記錄生產(chǎn)過程的歷史數(shù)據(jù)。三、吸收塔PH值及塔出口SO2濃度控制吸收塔內(nèi)海水pH值是由送入脫硫吸收塔的海水的流量來進(jìn)行調(diào)節(jié)與控制的，也常被稱為海水補(bǔ)充控制，其控制的目的是獲得最高的海水利用率、保證預(yù)期的SO2脫除率及提高脫硫裝置適應(yīng)鍋爐負(fù)荷變化的靈活性。吸收塔內(nèi)的海水pH值在一定范圍內(nèi)時(shí)，pH值增大，減小輸入的海水流量，脫硫效率提高；pH值降低，需要增大輸入的海水流量，脫硫效率降低。通常海水pH值應(yīng)維持在6.5左右。脫硫裝置運(yùn)行中，可能引起吸收塔海水pH值變化或波動(dòng)的主要因素為煙氣量與煙氣中SO2的濃度，還有海水的供給量等。（1）煙氣量。如果送入脫硫吸收塔的海水的流量不變，煙氣量的增加會(huì)使海水的pH值減小，反之會(huì)使pH值增大。煙氣量變化是最主要的外界干擾因素。（2）煙氣中SO2。的濃度。即使煙氣量維持不變，由于鍋爐所燃煤的含硫量發(fā)生變化，煙氣中SO2的濃度也將隨之波動(dòng)。但由于煤質(zhì)變化幅度不會(huì)如負(fù)荷變化那么大，因此，煙氣中SO2濃度的變化通常不會(huì)很大。所以，輸入吸收塔的新鮮海水的量取決于鍋爐的原煙氣量、煙氣SO2濃度（二者乘積運(yùn)算結(jié)果為送入吸收塔的SO2質(zhì)量流量）及實(shí)時(shí)檢測(cè)的吸收塔海水pH值，這些參數(shù)為檢測(cè)參數(shù)；被控對(duì)象為吸收塔內(nèi)海水pH值，調(diào)節(jié)量為輸入吸收塔的新鮮海水流量。采用鍋爐煙氣量與煙氣中SO2的濃度作為控制系統(tǒng)的前饋信號(hào)。鍋爐的送風(fēng)量即反映鍋爐負(fù)荷的變化，也反映燃燒煤質(zhì)及過量空氣系數(shù)的變化，總是與煙氣量成線性關(guān)系，而且鍋爐側(cè)通常設(shè)置檢測(cè)送風(fēng)量的表計(jì)，因此，可以將鍋爐負(fù)荷與送風(fēng)量一起連同實(shí)時(shí)檢測(cè)的原煙氣中SO2的濃度作為控制系統(tǒng)的前饋信號(hào)。復(fù)合控制系統(tǒng)有單回路加前饋和串級(jí)加前饋兩種構(gòu)成方式，在吸收塔海水pH值控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中均有采用。圖4所示為吸收塔內(nèi)海水pH值單回路加前饋的復(fù)合控制系統(tǒng)，圖4中前饋控制器起前饋控制作用，用來克服由于煙氣量與煙氣中SO2濃度的變化對(duì)被控變量pH值造成的影響；而反饋控制器起反饋控制作用，將海水pH測(cè)量值與設(shè)定的pH值進(jìn)行比較，得到的差值信號(hào)與作為前饋信號(hào)的鍋爐煙氣中SO2濃度的綜合信號(hào)（為進(jìn)入吸收塔的SO2質(zhì)量流量）相疊加，前饋與反饋控制共同作用產(chǎn)生一個(gè)調(diào)節(jié)信號(hào)，來控制海水供給閥門的開度，使吸收塔內(nèi)海水pH值維持在設(shè)定值上。圖4吸收塔海水pH值單回路加前饋的復(fù)合控制系統(tǒng)圖5是吸收塔海水pH值單回路加前饋復(fù)合控制系統(tǒng)的方框圖，是由一個(gè)反饋閉環(huán)回路和一個(gè)開環(huán)的補(bǔ)償回路疊加而成。圖5吸收塔海水pH值單回路加前饋復(fù)合控制系統(tǒng)的方框圖圖6所示為吸收塔內(nèi)海水pH值串級(jí)加前饋的復(fù)合控制系統(tǒng)，其主要區(qū)別在于增加了海水流量測(cè)量?jī)x表，流量測(cè)量值要比pH測(cè)量值更快、更直接。為了防止依據(jù)pH測(cè)量值可能造成的過調(diào)，采用流量測(cè)量值構(gòu)成一個(gè)副反饋回路，pH測(cè)量值仍構(gòu)成主反饋回路。在串級(jí)系統(tǒng)中，有兩個(gè)調(diào)節(jié)器（主、副）分別接收來自被控對(duì)象不同位置的測(cè)量信號(hào)，主調(diào)節(jié)器接收海水pH測(cè)量值，副調(diào)節(jié)器接收送入吸收塔的海水流量測(cè)量值，主調(diào)節(jié)器的輸出作為副調(diào)節(jié)器的設(shè)定值，副調(diào)節(jié)器的輸出與前饋信號(hào)（進(jìn)入吸收塔的SO2質(zhì)量流量）相疊加，來控制海水供給閥門的開度，使吸收塔內(nèi)海水pH值維持在設(shè)定值上。串級(jí)回路由于引入了副回路，改善了對(duì)象的特性，使調(diào)節(jié)過程加快，具有超前控制的作用，并具有一定的自適應(yīng)能力，從而有效地克服滯后，提高了控制質(zhì)量。圖6吸收塔內(nèi)海水pH值串級(jí)加前饋的復(fù)合控制系統(tǒng)圖7是吸收塔海水pH值串級(jí)加前饋復(fù)合控制系統(tǒng)的方框圖，是由兩個(gè)反閉環(huán)回路和一個(gè)開環(huán)的補(bǔ)償回路疊加而成。圖7吸收塔海水pH值串級(jí)加前饋復(fù)合控制系統(tǒng)的方框圖另外，該控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中還應(yīng)合理考慮海水pH值測(cè)量?jī)x表的純滯后時(shí)間的影響。由于pH值測(cè)量元件安裝位置引起的測(cè)量純滯后通常很顯著，一般情況下，被調(diào)量（海水pH取樣口設(shè)置在出口管道或海水排出管道上，從取樣口到吸收塔內(nèi)的海水有一段距離，取樣口到測(cè)量電極之間的取樣管也有一段較長(zhǎng)長(zhǎng)度，因此，吸收塔海水pH值的分析測(cè)定需要較長(zhǎng)的工作周期，從而造成純滯后，這一滯后使測(cè)量信號(hào)不能及時(shí)反映吸收塔中海水的pH值的變化。pH值計(jì)電極所測(cè)得的pH值的時(shí)間延遲可按下式估計(jì)，即式中：，-分別為出口管道與取樣管道中海水的流速；，-分別為出口管道與取樣管道的長(zhǎng)度。4.3數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連續(xù)采集和處理所有與FGD有關(guān)的工藝參數(shù)測(cè)點(diǎn)信號(hào)及設(shè)備狀態(tài)信號(hào)，及時(shí)向操作人員提供有關(guān)的運(yùn)行信息，實(shí)現(xiàn)FGD安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)按所選定的數(shù)據(jù)采集前端設(shè)備的采樣速率，周期性地采集和處理現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和工藝的開關(guān)量和模擬量信息。并通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)顯示屏中顯示，作為運(yùn)行人員監(jiān)視和操作現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的依據(jù)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基本功能有：數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、屏幕顯示、報(bào)警聲光顯示、事件記錄和追憶、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)檢索及打印、性能在線計(jì)算等功能。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)首先是通過采集卡周期性掃描外部測(cè)點(diǎn)的狀態(tài)，然后經(jīng)過諸如正確性判斷、工程量換算、限值判斷等處理后，將處理過的信息作為新的數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫(kù)中。數(shù)據(jù)庫(kù)乃數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的核心，脫硫DCS系統(tǒng)擁有兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)：一個(gè)是控制器數(shù)據(jù)庫(kù)，另一個(gè)是上位機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)。上位機(jī)通過Modbus-TCP協(xié)議與控制器聯(lián)接，按一定的采樣周期循環(huán)掃描控制器數(shù)據(jù)庫(kù)的變化，并同時(shí)對(duì)上位機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)與畫面顯示進(jìn)行更新。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的參數(shù)要求：(1)數(shù)據(jù)采樣時(shí)間。海水脫硫中數(shù)據(jù)采集的時(shí)間周期一般為100～lO000ms，在生產(chǎn)過程中，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對(duì)海水PH值、海水溫度、流量等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，可以實(shí)現(xiàn)脫硫工藝按計(jì)劃進(jìn)行，還可提高生產(chǎn)安全性和檢驗(yàn)產(chǎn)品質(zhì)量的目的。(2)數(shù)據(jù)采集方式。生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集程序在后臺(tái)定時(shí)自動(dòng)運(yùn)行，連接了自動(dòng)控制系統(tǒng)和生產(chǎn)設(shè)備，從而方便以有線和無線相結(jié)合的方式進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集。從而提高物流數(shù)據(jù)傳輸效率，保證生產(chǎn)過程安全有序和控制系統(tǒng)穩(wěn)定的運(yùn)作。(3)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。生產(chǎn)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)由生產(chǎn)報(bào)表子庫(kù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)子庫(kù)構(gòu)成，它位于服務(wù)器上，由各工序的客戶用端應(yīng)用程序獲取數(shù)據(jù)并存人數(shù)據(jù)庫(kù)，為數(shù)據(jù)挖掘提供數(shù)據(jù)保證。(4)數(shù)據(jù)傳輸。生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的各種報(bào)表由工控機(jī)的數(shù)據(jù)采集程序?qū)懭肷a(chǎn)報(bào)表子庫(kù)中相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，進(jìn)而構(gòu)成服務(wù)器上的數(shù)據(jù)庫(kù)，為操作者進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)提供依據(jù)。(5)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)在服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)上，實(shí)時(shí)監(jiān)控高爐、轉(zhuǎn)爐、爐外精煉和連鑄等各個(gè)工序的工藝參數(shù)。同時(shí)設(shè)置參數(shù)預(yù)警功能，可以有效地保證生產(chǎn)的安全性。4.4模擬量控制系統(tǒng)FGD系統(tǒng)的模擬量被控對(duì)象有兩個(gè)，即煙氣旁路擋板和增壓風(fēng)機(jī)動(dòng)葉。FGD系統(tǒng)設(shè)有一臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)，在氣-氣熱交換器熱煙氣入口，與引風(fēng)機(jī)串聯(lián)運(yùn)行。增壓風(fēng)機(jī)為動(dòng)葉可調(diào);軸流式風(fēng)機(jī)。FGD入口擋板和出口擋板之間設(shè)有100%旁路煙道。FGD常運(yùn)行期間，人口擋板和出口擋板打開，旁路擋板關(guān)閉，當(dāng)FGD停止運(yùn)行或故障時(shí)，旁路擋板將打開，入口擋板和出口擋板關(guān)閉。旁路擋板是單層百葉窗型，上、下葉片可單獨(dú)操作，上葉片占煙道截面積的4/5，為全開全關(guān)擋板，下葉片為調(diào)節(jié)擋板。整個(gè)FGD系統(tǒng)的運(yùn)行要保證下列的設(shè)計(jì)值：T-ECR工況，低硫煤，海水質(zhì)量在設(shè)計(jì)值，總脫硫效率為90%；T-ECR工況、高硫煤煤，海水質(zhì)量差，總脫硫效率為70%；海水處理系統(tǒng)排水的pH值總大于6.5，即單元機(jī)組的T-ECR工況。為了達(dá)到上述的保證值，F(xiàn)GD系統(tǒng)只考慮處理T-ECR工況所對(duì)應(yīng)的煙氣量，超過T-ECR工況的煙氣量將被FGD旁路掉，同時(shí)為了保證海水處理系統(tǒng)排水的pH值大于6.5，當(dāng)煤的含硫量大于設(shè)計(jì)值時(shí)，F(xiàn)GD系統(tǒng)將自動(dòng)地旁路部分煙氣。增壓風(fēng)機(jī)控制器接受四個(gè)控制信號(hào)，即鍋爐負(fù)荷信號(hào)、引風(fēng)機(jī)出口壓力信號(hào)、FGD人口S濃度信號(hào)和海水處理系統(tǒng)排水pH信號(hào)。這四個(gè)信號(hào)綜合作用的結(jié)果，是使得增壓風(fēng)機(jī)控制器的設(shè)定值是一個(gè)計(jì)算值，并且FGD將有以下兩種運(yùn)行工況：(1)煙氣量小于或等于FGD設(shè)計(jì)煙氣量時(shí)旁路擋板全關(guān)，風(fēng)機(jī)在低于正常運(yùn)行設(shè)定值的工況運(yùn)行，由鍋爐負(fù)荷控制增壓風(fēng)機(jī)。(2)煙氣量大于FGD設(shè)計(jì)煙氣量時(shí)旁路擋板打開，風(fēng)機(jī)在正常運(yùn)行設(shè)定點(diǎn)運(yùn)行。4.5順序控制系統(tǒng)1、順序控制系統(tǒng)用于啟動(dòng)/停止子組項(xiàng)及功能組項(xiàng)。一個(gè)子組項(xiàng)被定義為FGD系統(tǒng)的某個(gè)設(shè)備組，如一臺(tái)升壓風(fēng)機(jī)及其所有相關(guān)的設(shè)備(包括風(fēng)機(jī)油泵、擋板等)。一個(gè)功能組項(xiàng)被定義為FGD系統(tǒng)的某(幾個(gè))工藝系統(tǒng)的設(shè)備組，如煙氣系統(tǒng)設(shè)備、海水提升泵及其所有相關(guān)的設(shè)備(包括相應(yīng)油泵、擋板等)。2、所設(shè)計(jì)的子組級(jí)及功能組級(jí)程控進(jìn)行自動(dòng)順序操作，目的是為了在系統(tǒng)啟、停時(shí)減少操作人員的常規(guī)操作。在可能的情況下，各單個(gè)設(shè)備、子組項(xiàng)及功能組項(xiàng)的啟、停需能獨(dú)立進(jìn)行。3、保護(hù)和閉鎖功能應(yīng)總是有效的，設(shè)計(jì)成無法由控制室人工切除。4、通過聯(lián)鎖、聯(lián)跳和保護(hù)跳閘功能來保證被對(duì)象的安全。5、順序控制系統(tǒng)。FGD的順序控制系統(tǒng)包括以下幾個(gè)子系統(tǒng)，具有簡(jiǎn)單的順序控制和單操功能。(1)FGD電氣系統(tǒng)主要控制對(duì)象有：6kV開關(guān)柜進(jìn)/出線斷路器、380V開關(guān)柜進(jìn)乂出線斷路器等。(2)煙氣擋板系統(tǒng)控制對(duì)象包括：FGD入口擋板及密封風(fēng)機(jī)、出口擋板及密封風(fēng)機(jī)、旁路擋板等。為了防止操作員因誤操作閉鎖了煙氣通道或在運(yùn)行工況不滿足要求時(shí)將FGD人運(yùn)行，F(xiàn)GD采用順序控制自動(dòng)投入和退出。FGD正常運(yùn)行期間，入口擋板和出口擋板是打開的，旁路擋板是關(guān)閉的。當(dāng)停止運(yùn)行或故障時(shí)，旁路擋板將自動(dòng)打開，入口擋板和出口擋板關(guān)閉。一旦入口擋板和出口擋板關(guān)閉，相應(yīng)的密封風(fēng)機(jī)自動(dòng)投入運(yùn)行。(3)氣-氣熱交換器(GGH)控制對(duì)象包括：GGH電動(dòng)機(jī)A/B、GGH密封風(fēng)機(jī)A/B、GGH空氣吹掃系統(tǒng)、高低壓清洗系統(tǒng)及停機(jī)干燥單元等。其中GGH電動(dòng)機(jī)和密封風(fēng)機(jī)、空氣吹掃系統(tǒng)、高壓清洗系統(tǒng)由DCS進(jìn)行控制，低壓清洗系統(tǒng)及停機(jī)干燥單元在就地控制盤進(jìn)行控制。(4)增壓風(fēng)機(jī)控制對(duì)象包括：增壓風(fēng)機(jī)及軸承冷卻風(fēng)機(jī)、葉片冷卻風(fēng)機(jī)、液壓?jiǎn)卧?。增壓風(fēng)機(jī)被安裝在GGH熱側(cè)的煙道，它與引風(fēng)機(jī)串行運(yùn)行。增壓風(fēng)機(jī)主要是維持鍋爐負(fù)荷對(duì)應(yīng)的煙氣流量。增壓風(fēng)機(jī)為軸流式動(dòng)葉可調(diào)風(fēng)機(jī)，潤(rùn)滑油為其自身的潤(rùn)滑油系統(tǒng)，增壓風(fēng)機(jī)配有兩臺(tái)冷卻風(fēng)機(jī)。增壓風(fēng)機(jī)具有保護(hù)、連鎖和報(bào)警。增壓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的控制具有順序啟停功能。(5)曝氣系統(tǒng)曝氣系統(tǒng)由兩臺(tái)50%容量的曝氣離心式風(fēng)機(jī)和兩個(gè)出口擋板組成。曝氣風(fēng)機(jī)為曝氣池提供空氣。從凝汽器排出的略顯堿性的循環(huán)水與從吸收塔排出的變酸的海水在曝氣池內(nèi)完全混合。當(dāng)海水達(dá)到一定水位時(shí)海水處理廠水位將開始升高，并且流過曝氣風(fēng)機(jī)的風(fēng)量將被減少，這是因?yàn)殪o壓頭增加了。當(dāng)曝氣風(fēng)機(jī)的風(fēng)量低于設(shè)計(jì)值時(shí)，海水處理廠排出海水的pH值將低于設(shè)計(jì)值，在曝氣部分增加的空氣壓力將引起報(bào)警。由于曝氣系統(tǒng)由兩臺(tái)風(fēng)機(jī)和擋板組成，風(fēng)機(jī)通過母管向曝氣池吹人空氣。為了防止誤操作和風(fēng)機(jī)的安全，在設(shè)計(jì)上風(fēng)機(jī)有保護(hù)和連鎖：(a)風(fēng)機(jī)?；蛱螅詣?dòng)關(guān)閉擋板門。(b)當(dāng)馬達(dá)線圈溫度高或馬達(dá)軸承溫度高時(shí)，將跳風(fēng)機(jī)。(c)風(fēng)機(jī)軸承溫度高時(shí)，跳風(fēng)機(jī)。曝氣系統(tǒng)控制具有順序啟停功能。（6）吸收系統(tǒng)吸收系統(tǒng)由兩臺(tái)50%容量的海水增壓泵組成，每臺(tái)泵分別有出人口兩個(gè)隔離閥。每臺(tái)吸收泵都有防止誤操作的聯(lián)鎖和保護(hù)，對(duì)吸收泵的主要保護(hù)為：(a)泵停止運(yùn)行或跳閘后，關(guān)閉相應(yīng)的閥門。(b)任何一個(gè)溫度探頭（馬達(dá)線圈溫度和軸溫)高時(shí)跳泵。吸收系統(tǒng)控制具有順序啟停功能。4.6保護(hù)聯(lián)鎖系統(tǒng)FGD保護(hù)聯(lián)鎖系統(tǒng)用于處理機(jī)械故障和干擾工況，使FGD控制系統(tǒng)能夠保證合適的控制作用并且避免對(duì)人員和設(shè)備的危害。FGD系統(tǒng)由氣側(cè)和水側(cè)兩個(gè)系統(tǒng)組成，當(dāng)兩個(gè)系統(tǒng)中任一系統(tǒng)故障，則FGD系統(tǒng)進(jìn)行跳閘切換。通常FGD跳閘條件都是由某條件高高或低低引起，這時(shí)應(yīng)開旁路擋板，直接將煙氣送到煙囪。當(dāng)旁路擋板開啟后，人口和出口擋板才允許關(guān)閉。當(dāng)FGD跳閘時(shí)，向運(yùn)行人員發(fā)出報(bào)警，以使運(yùn)行人員警覺并作出相應(yīng)的處理。在鍋爐停止運(yùn)行時(shí)，將屏蔽某些FGD跳閘功能,這樣便于試驗(yàn)和調(diào)試，當(dāng)鍋爐不在運(yùn)行時(shí)、以下信號(hào)將被屏蔽：(1)電除塵器在運(yùn)行。(2)吸收海水流量低低。(3)冷卻后海水流量低低。(4)擋板空氣壓力低低。4.7FGD控制系統(tǒng)與單元機(jī)組控制系統(tǒng)的關(guān)系FGD系統(tǒng)的投運(yùn)與切除對(duì)單元機(jī)組的正常運(yùn)行影響不大。但是，由于FGD的旁路擋板設(shè)在鍋爐主煙道上，與單元機(jī)組的正常運(yùn)行關(guān)系較密切，因此,對(duì)旁路擋板的控制采取了一些特殊措施。(1)首先，由于機(jī)組啟動(dòng)時(shí),要保證鍋爐煙風(fēng)道的通暢，就要確保FGD旁路擋板在打開位置。因此，在單元機(jī)組鍋爐順序控制系統(tǒng)(SCS)的邏輯中，增加鍋爐啟動(dòng)建立煙風(fēng)通道時(shí)，自動(dòng)打開FGD旁路擋板邏輯；確認(rèn)煙風(fēng)通道已建立的信號(hào)包括旁路擋板已打開的信號(hào)。(2)在機(jī)組正常運(yùn)行過程中，如果FGD出現(xiàn)故障需要切除，或者單元機(jī)組緊急停止時(shí)，都要求旁路擋板及時(shí)打開，否則將對(duì)鍋爐的安全運(yùn)行帶來嚴(yán)重危害。因此，F(xiàn)GD停止運(yùn)行聯(lián)鎖打開旁路擋板邏輯，鍋爐況冗聯(lián)鎖打開旁路擋板。(3)為了確保旁路擋板的正確動(dòng)作,旁路擋板選用氣動(dòng)形式，其控制電磁閥為帶電關(guān)閉單線圈電磁閥，當(dāng)電源消失、氣源消失或電磁閥故障時(shí)，旁路擋板處于打開位置；同時(shí)，由單元機(jī)組DCS控制柜至旁路擋板的控制和返回信號(hào)均采用硬接線直接連接到旁路擋板。⑷擋板故障，主DCS控制系統(tǒng)MFT。5國(guó)內(nèi)海水脫硫?qū)嵗?.1海門電廠一、電廠概述與工藝流程華能海門電廠設(shè)計(jì)裝機(jī)容量為6×1036MW。三大主機(jī)及其配套輔機(jī)采用東方電氣集團(tuán)公司的產(chǎn)品,鍋爐設(shè)備為DG3000/26-15-Ⅱ1型超超臨界直流鍋爐,采用日本巴布科克日立公司(BHK)技術(shù),由四川東方鍋爐工業(yè)鍋爐集團(tuán)有限公司與BHK合作設(shè)計(jì)制造。為滿足環(huán)境保護(hù)的要求,鍋爐島設(shè)置2臺(tái)除塵效率達(dá)99-85%的雙室五電場(chǎng)靜電除塵器、煙氣脫硝和煙氣海水脫硫裝置。華能海門電廠脫硫系統(tǒng)中的海水采用一次直流的方式吸收煙氣中的,不需再循環(huán)系統(tǒng)。來自冷凝器的海水一部分進(jìn)入逆流式填料吸收塔,分布到填料表面。原煙氣經(jīng)吸收塔底部進(jìn)入吸收塔,與填料層的海水充分接觸,煙氣中被海水吸收生成亞硫酸根離子和氫離子。吸收塔排出的酸性海水流入海水恢復(fù)系統(tǒng),與來自冷凝器的原海水(堿性)在混合區(qū)中混合?；旌虾蠛Ｋ膒H值被提高到5左右,并通過曝氣擴(kuò)散裝置(曝氣頭)鼓入大量空氣,將亞硫酸根氧化成穩(wěn)定的硫酸根,通過曝氣還可以使大量從海水中釋出,消耗更多海水中的氫離子,使海水的pH值得以恢復(fù)并提高到6-8以上,并使化學(xué)需氧量、溶解氧等恢復(fù)到水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的要求,最終把水質(zhì)合格的海水排回大海。凈化后的煙氣通過氣-氣加熱器(gas-gasheater,GGH)升溫后,經(jīng)煙囪排入大氣。海水煙氣脫硫系統(tǒng)工藝流程如圖8所示。1-煙氣入口擋板門；2-煙氣出口擋板門圖8海水煙氣脫硫系統(tǒng)流程二、海水脫硫控制系統(tǒng)本工程采用支持現(xiàn)場(chǎng)總線通信的艾默生過程管理公司的ovation分散控制系統(tǒng),提供FF和Profibus-DP現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的接入。海水脫硫控制系統(tǒng)作為機(jī)組分散控制系統(tǒng)(distributedcontrolsystem,DCS)的遠(yuǎn)程控制站,接入機(jī)組DCS進(jìn)行監(jiān)控。并在吸收塔附近設(shè)置脫硫系統(tǒng)的就地電子設(shè)備間,控制系統(tǒng)的主控制器及輸入-輸出(I/O)模件等的機(jī)柜安裝在就地電子設(shè)備間內(nèi)。不單獨(dú)設(shè)置煙氣脫硫(fluegasdesulfurization,FGD)系統(tǒng)的操作員站和工程師站,FGD系統(tǒng)所有啟?？刂?、事故處理和工況監(jiān)視均在機(jī)組單元控制室DCS的顯示器上完成。脫硫系統(tǒng)硬件配置2個(gè)控制站(控制器編號(hào)為33、34)、1個(gè)電源柜、1個(gè)網(wǎng)絡(luò)柜、1臺(tái)工程師站、2臺(tái)操作員站、6段FF現(xiàn)場(chǎng)總線(共掛40套設(shè)備)、8段Profibus-DP現(xiàn)場(chǎng)總線(共掛70套設(shè)備)。DCS功能包括數(shù)據(jù)采集、模擬量控制、順序控制、現(xiàn)場(chǎng)總線控制等各項(xiàng)控制功能,是一套軟硬件一體化的、各項(xiàng)控制功能完善的控制系統(tǒng)。1、數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的內(nèi)容主要如下:(1)煙氣脫硫裝置運(yùn)行工況及工藝系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)測(cè);(2)主要輔機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè);(3)電動(dòng)閥門啟閉狀態(tài)及調(diào)節(jié)閥門開度的監(jiān)測(cè);(4)電源及其它必要條件的狀態(tài)監(jiān)視;(5)主要電氣參數(shù)的監(jiān)測(cè)。2、模擬量控制系統(tǒng)脫硫控制系統(tǒng)是一個(gè)以開關(guān)量為主,僅有少量調(diào)節(jié)回路的系統(tǒng)。華能海門電廠1號(hào)機(jī)組只有1套模擬量控制,主要實(shí)現(xiàn)對(duì)FGD系統(tǒng)入口煙氣流量的控制,通過合理的優(yōu)化控制策略,實(shí)現(xiàn)控制與工藝的最優(yōu)配合。根據(jù)工藝系統(tǒng)的要求設(shè)置完整的調(diào)節(jié)功能,煙氣脫硫系統(tǒng)的模擬量控制對(duì)象是增壓風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉。為適應(yīng)機(jī)組變負(fù)荷的要求,引入機(jī)組總送風(fēng)量信號(hào)作為增壓風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉開度的調(diào)節(jié)前饋信號(hào),以提高機(jī)組快速變負(fù)荷時(shí)脫硫系統(tǒng)的跟隨能力。3、順序控制系統(tǒng)輔機(jī)的聯(lián)鎖保護(hù)、啟停控制以及一些主要閥門的開閉控制由DCS中的順序控制系統(tǒng)完成?？刂频闹饕O(shè)備有:增壓風(fēng)機(jī)、GGH主輔電動(dòng)機(jī)、GGH吹灰器、海水升壓泵及曝氣風(fēng)機(jī)等。4、現(xiàn)場(chǎng)總線通信脫硫島部分儀器控制設(shè)備和400