FGD系统在燃煤电厂的应用
第22卷第7期VoI.22No.7电力自动化设备2002年7月JuI.2002EIectric Power Automation Eguipment
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FGD 系统在燃煤电厂的应用
纪广建
(西门子电站自动化有限公司,江苏南京210003)
反摘要:以一般燃煤电厂为对象,结合当前世界日趋严格的环保标准,对电厂烟气脱硫系统(FGD )
应基理进行介绍与分析。包括FGD 的描述、类型、构成、国际脱硫标准,以及现行通用的成熟脱硫
并参照实例项目,运用西门子先进的TXP 控制系统,对重要控制回路的方法、FGD 系统过程控制,
设计实现作了详细说明,最后给出几个电厂的烟气脱硫效果。同样,该FGD 系统对其他领域的脱硫除氮等也是适用的。
关键词:FGD 系统;控制;设计;实现中图分类号:TM 76;TM 621.8文献标识码:B 文章编号:1006-6047(2002)07-0056-02随着对环境治理的力度越来越大,要求电力作为一种真正意义的“清洁能源”。因此,要求在新建和现有的燃煤电厂装设烟气脱硫系统,以清除含硫烟气的污染。
收塔的底部,把亚硫酸钙氧化为硫酸钙,氧化率可达
亚硫酸钙是由烟气中的氧进99%。在自然氧化中,
行部分氧化。主要产物是半水亚硫酸钙,也会产生一部分石膏,一般为固体物的10%~20%。
1FGD 的应用
2FGD 系统的构成
燃煤电厂从除尘器出来的烟气,未采取FGD 之
前,带污染的烟气直接进入烟囱排入大气。采用
烟气一般要经过一个热交换器,然后进入FGD 后,
在吸收塔里SO 2直接和磨细的石灰石FGD 吸收塔,
悬浮液接触并被吸收去除。新鲜的石灰石浆液源源不断地加入到吸收塔中,被洗涤后的烟气通过除雾器,然后通过烟囱或冷却塔被释放到大气中。反应产物从塔中取出,送去脱水或进一步处理。
湿式洗涤法石灰石根据其氧化方式不同可以分为强制氧化和自然氧化两类,氧化方式是由化学反应、吸收剂浆液PH 值和副产品决定的。在强制氧
这在湿式石灰石洗化方式中,PH 值在5~6范围内,
涤器中是较为普遍的。
由于SO 2在水中有良好的溶解性和可以引起连锁化学反应,其化学反应如下:
吸收过程
(1)SO 2+H 2O ! H 2SO 3添加CaCO 3
CaCO 3+H 2SO 3CaSO 3+CO 2+H 2O (2)氧化为硫酸钙
(1/2)・CaSO 3+O 2+2H 2O ! CaSO 42H 2O (3)
总的反应式
(1/2)CaCO 3+SO 2+O 2+2H 2O ! ・(4)CaSO 42H 2O +CO 2
反应式(1)(2)对所有湿式FGD 系统都是适用的,(3)式所示为强制氧化方式,同时形成二水硫酸钙或石膏(晶体)。在强制氧化方式中,空气进入吸
收稿日期:2001-11-08
我国严FGD 烟气脱硫系统在全球使用越来越多,
格参照欧洲共同体标准。重庆、北京等地的一些电厂采用了湿法FGD 技术,并采用了国际先进成熟的控制系统(西门子TXP 控制系统)。经过安装、调试、试运行,脱硫效率超过95%,大大降低了SO 2排放。
一般的FGD 系统主要由以下的系统构成:a. 烟气系统包括烟气回路,净烟气再热器,增压风机等。
石灰b. 石灰石预备系统包括石灰石湿磨机,
石仓。
石膏旋流器,c. 吸收塔系统包括石灰石浆液,
除雾器,氧化风机。
石膏仓。d. 石膏脱水系统包括真空皮带脱水机,
e. 工艺水系统。f. 排放系统。g. 电气系统。
3FGD 系统过程控制
在锅炉负荷和煤的含硫量大范围变化时,FGD 系统必须保持最高的脱硫效率。一般说来,FGD 系统按照极端条件(如煤的含硫量和烟气流量取最大)设计制造。然而机组经常运行于低含硫量和部分负荷情况下。这时候,脱硫率可能比需要的高,导致运行成本提高。因此,当FGD 系统在低含硫量和部分负荷运行时必须使脱硫效率和出口浓度保持一定值。SO 2的脱硫效率一般由一个前馈/反馈系统控制并监视出口SO 2,对石灰石的给料量进行适当的调节,而石灰石的加料速率通过锅炉负荷得到的前馈信号进行细调。这一切都要求电厂FGD 系统所
第7期纪广建:FGD
系统在燃煤电厂的应用
! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 选用的过程控制系统必须是成熟、先进、可靠的控制
在电厂的FGD 系统系统,象西门子TXP 控制系统,
中,取得了较好的脱硫效果。3.1FGD 系统中重要的连锁保护3.1.1烟气旁路挡板保护开
a. 原烟气温度过高或过低。
如电除尘器的投入或油枪的b. 机组保护信号,
投入。
如增压风机故障,循环c. FGD 烟气回路故障,
泵不工作,原烟气/净烟气挡板没有打开。3.1.2原烟气挡板保护关
a. 原烟气温度过高或过低。b. 旁路挡板开。3.1.3增压风机保护跳
a. 烟气管道压力超出允许范围。b. FGD 烟气回路故障。
3.2FGD 系统中的闭环控制回路
把a. 压风机的压力控制。通过调节风机动叶,
增压风机以前的压力控制在设定值范围内,引进机组负荷信号作为前馈,提前反应锅炉侧的变化,提高风机控制品质。对重要的增压风机入口压力信号进
并对输入信号进行限制。行了3取2的处理,
b. 凝器集水箱水位控制。
c. 烟气温度控制。通过控制再热器进口蒸汽调节阀的开度,控制蒸汽流量来达到控制净烟气温度。
d. 吸收塔液位控制。通过控制除雾器冲洗阀的等待时间调节吸收塔液位。该等待时间先经过原烟气流量和除雾器系统所需的等待时间的函数关系计算,再乘以设定液位和实际液位的比值,作为等待时间;当实际等待时间等于计算等待时间时,启动相应的一组控制(冲洗程序),该步结束后,等待时间的积分器被清零,开始一个新的等待时间。其间,巧妙运用西门子的模拟量切换开关器,以及极值监视器,实现系统的无扰切换。
e. 石灰石浆液流量的控制。石灰石浆液调节是设计在脱硫设备满负荷范围进行石灰石配料,使烟气洗涤液(石灰石浆液)去除SO 2后能充分转化为
作为石灰石膏。原烟气流量经过SO 2浓度修正后,
石浆液流量的设定值。测量的PH 实际值和设定的
PH 值经过PI 运算后作为校正因子被叠加到设定值上,经过石灰石浆液密度修正的石灰石浆液流量作为被调变量与设定值比较后,进入PI 调节器控制石灰石浆液调节阀。
f. 石膏排放的控制是通过控制石膏旋流器的双向分配器返回石膏脱水的等待时间来实现的。若
分配石膏浆位大于4m 或石膏浆罐搅拌器停止时,
器切向吸收塔。石膏密度测量有自动控制和最大最小限值。当低于最小值时切向吸收塔,密度超过设定最大值时排向石膏仓。要排放的石膏浆液通过石灰石浆液流量间接计算,通过石膏的密度来校正。双向分配器通过规定时间切换,如此时切向吸收塔侧,等待时间结束时,切换至石膏罐。
4结语
燃煤电厂经过加装上述湿法FGD 系统,满足了先进FGD 系统的要求,其SO 2脱硫效率>95%,并具有以下优越性:
a. 可靠性>99%。
b. 电能消耗低于全厂发电量的1.5%。
无备用的吸收塔模块。c. 一体化的单塔,
降低了成本。d. 生产可销售的副产品,
为了满足电力供应的要求,我国燃煤电厂还在增加,FGD 技术将发挥重要的作用。FGD 系统的优缺点和限制条件,主要由电厂容量、煤的含硫量、SO 2排放限制、所在地、寿命、年运行时间、副产品、改造难度等因素决定。而所有这些因素对每个电厂都是不同的,因此要根据实际情况作出不同的处理。参考文献:
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(6):1999,1975-76.
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[J ]. Electric Power Automation Eguipment ,1999,into DCS (6):1975-76.
(责任编辑:戴绪云)
作者简介:
,男,江苏南通人,工程师,从事热工自纪广建(1970-)
动化控制(E-mail :guangjian. ji@sppa. siemens. com. cn )。
Application of FGD system to coal-fire power plants
JI Guang-jian
(Siemens Power Plant Automation Ltd. ,Nanjing 210003,China )
Abstract :Based on coal-fire power plants and combined with the more strict environment protection standards.
(Flue Gas Desulfuration and Denitrification )system are introduced and analyzed ,The basic principles of FGD
including the description ,type ,composition ,international desulfuration standards ,current mature desulfuration technigues and FGD system process control. Some important control procedure designs are explained in detail ,which are implemented in real projects with siemens TXP control system. Several FGD effectiveness are given. The same system can be applied for the desulfurization or denitrification systems in other industrial fields.
Key words :FGD system ;control ;design ;realization
FGD系统在燃煤电厂的应用
作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):被引用次数:
纪广建
西门子电站自动化有限公司,江苏,南京,210003电力自动化设备
ELECTRIC POWER AUTOMATION EQUIPMENT2002,22(7)4次
参考文献(1条)
1. 朱能飞 电气监控在DCS中的应用[期刊论文]-电力自动化设备 1999(06)
引证文献(4条)
1. 陈耀龙 脱硫系统吸收塔浆液PH值控制与仿真[期刊论文]-应用能源技术 2011(11)
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3. 林永明 大型石灰石-石膏湿法喷淋脱硫技术研究及工程应用[学位论文]博士 20064. 秦鹏 人工神经网络在电站锅炉排放中的应用研究[学位论文]博士 2004
引用本文格式:纪广建 FGD系统在燃煤电厂的应用[期刊论文]-电力自动化设备 2002(7)