对火力发电厂实施烟气脱硫FGD(Flue Gas Desulphurization)是控制二氧化硫污染最有效的方法之一。烟气脱硫技术主要有石灰石－石膏湿法、镁法、钠法、海水法等。其中石灰石－石膏湿法以其脱硫效率高，投资省，易控制，操作稳定以及适用于高中低硫煤等优点得到广泛应用。国家电力公司已将石灰石－石膏湿法脱硫工艺确定为火电厂烟气脱硫的主导工艺。
烟气由原烟气通道进入吸收塔内向上流动,被向下流动的石灰石浆液滴以逆流方式所洗涤.石灰石浆液滴则是通过喷浆层喷射到吸收塔中,将SO 、SO 、HCI和HF分离,与此同时生成石膏(CaSO .2H O)作为主要产品,并消耗作为吸收剂的石灰石.用作补给剂量而添加的石灰石进入吸收塔循环泵入口,与收集池的石膏浆液混合,通过循环泵将混合浆液向上输送到吸收塔中.吸收塔收集池中的pH值通过注入石灰石进行控制,使其在5.8~6.2之间.如果在吸收塔中,石灰石浆液已经转化为石膏,则通过石膏浆液泵将其打入脱水站.通过分配器,石膏或者被送到浆液罐,或者再循环回到吸收塔中.

    在洗气区域中,烟气冷却至饱和温度,被来自再循环浆液中的水蒸汽所饱和.经过净化处理的烟气流经卧式除雾器,在此处将清洁烟气中所携带的浆液微滴除去.除雾器按照程序自动地进行冲洗.在吸收塔出口处,烟气被冷却且为水蒸汽所饱和.在蒸汽再热器(SR)中,烟气被循环于管内的大量蒸汽加热到80度以上.最后,洁净烟气通过洁净烟气通道进入烟囱。

一、系统构成

    本套烟气脱硫项目采用新华控制工程有限公司的DCS控制系统XDPS-400（XinHua Distributed Processing System-400+），实现数据采集、模拟量调节、顺序控制、电气系统控制等。

    新华分散型控制系统XDPS-400+是一套融计算机、网络、数据库和自动控制技术为一体的工业信息技术系列产品，可以构成各种独立的控制系统、分散控制系统DCS、监控和数据采集系统（SCADA），系统的模块化设计、合理的软、硬件功能配置和易于扩展的能力，能广泛用于各种大、中、小型电站的分散型控制、发电厂自动化系统、电网自动化系统以及钢铁、化工、造纸、水泥等工业生产过程控制。 

    1.1 脱硫DCS的系统架构

    XDPS-400+系统的网络拓扑结构在设计上遵循实时、可靠、先进、开放、易维护等基本原则而进行的。图1是本工程的 XDPS-400+系统网络结构和系统布置图。

    XDPS-400+系统网络分如下几个部分：

    (1) RTFNET：冗余、容错、高速实时、双网结构，是系统的实时通讯主干网，是DPU、MMI等设备连接在一起的网络，构成一个完整的分布式控制系统。并使各过程数据成为整个系统共同的资源，是实时数据交换的高速公路。

    (2) INFNET：信息网，所有的MMI站均可是信息网上的一个节点，实现资源数据共享。

    在XDPS中，挂接在高速公路上的设备主要有以下几种设备：

    DPU（Distributed Processing Unit）：分布式处理单元，用于过程控制、监视、实现物理位置分散、监控功能分散的主要硬件设备。DPU 实行冗余配置，它以高性能处理器为核心。能进行多种过程控制运算处理，并通过冗余以太网（10Mbps）I/O 总线与 I/O 站相连接获取信息，控制现场设备，每个 I/O 站由两块冗余站控制模件（BC-NET）来进行该站的 I/O 模件的数据调度。

    MMI（Man Machine Interface），人机接口站，用于过程监视，操作记录等功能。

    XDPS-400+人机接口系统在功能划分上一般有以下几种：

    OPU（Operate Processing Unit）操作员站，完成操作人员的各种监视操作等。

    ENG（Engineer unit）工程师站，完成对系统组态维护等。

    HSU/LOG（Historical Store Unit/LOG）历史数据记录站，用于历史数据的记录存储、事件数据的记录存储、报表等。
    在本项目中 HSU 与平日应用不多的 ENG 站合并为一站。

    在应用中以上所有站点在 XDPS-400+中都可做到相互热备用，通过授权任何一个站都可以升级为工程师站。

二、控制功能

    电厂燃煤机组烟气脱硫工程主要的FGD闭环控制回路包括升压风机入口压力控制、出口 SO  浓度控制系统、吸收塔浆液浓度控制、石膏旋流子启动数量控制、石膏旋流站入口压力控制等。

    2.1 升压风机入口压力控制

    在锅炉引风机出口至烟囱处加装烟气脱硫装置后，整个烟气脱硫装置增加了约 3KPa 的烟气阻力，单靠原有锅炉引风机不足以克服该阻力，需增加升压风机。而我们在设计时应考虑到无论脱硫系统投入与否，其对锅炉烟道应是无干扰的，即在旁路烟气挡板打开或关闭时应尽可能做到对引风机出口处压力影响最小，同时保证合适的烟气流速，使得吸收塔内的气液相间传质。为实现该目标，要求对升压风机入口压力进行控制，保证旁路烟气挡板前后烟气压力差为零。控制回路如图2所示：

    2.2 出口 SO  浓度控制系统

    为保证脱硫效率，吸收塔出口SO  浓度应保持在某一定值附近，而 SO 的脱除率与吸收塔内的 CaCO 的质量、浆液的 PH 值是直接相关的。通过计算出的CaCO 的理论值，然后根据浆液的PH值对其进行校正，得出在该负荷下所需的 CaCO 量，控制石灰石浆液供给阀的开度。

    理论所需的CaCO 量按下面公式计算:

    W(CaCO )=(SO 浓度)×(SO 流量) ×(脱硫效率) ×(Ca/S)÷(石灰石纯度) ÷(石灰石浆液浓度)

    同时根据锅炉负荷的变化,综合考虑脱硫效率的要求和运行成本，通过改变浆液循环泵数量来达到改变L/G比（液气比）的目的，从而提高FGD的脱硫效率，运行人员对该数量进行调整。

    2.3石灰石浆液流量控制

    循环浆液的pH值与脱硫效率及钙利用率紧密相关。当pH值过高时，有助于脱硫剂对二氧化硫的吸收，但会导致溶液中SO 和CO 离子浓度的相对增加，降低脱硫剂活性，由此降低了钙利用率；相反，如果pH值过低，虽然有助于脱硫剂的溶解，以及较高钙利用率的实现，但系统脱硫率低。因此在正常运行时，通过调节石灰石浆液至吸收塔调节阀的开度，调节进入吸收塔的石灰石流量，最终将pH值控制在5.8~6.2之间，脱硫率在90％～95％之间变化。其工作原理如图3。

    2.4循环泵系统

    循环泵将石灰石浆液向上输送到吸收塔中，通过喷嘴进行雾化，使气体和液体得以充分接触，达到最佳脱硫效果。每个泵均与其各自喷浆层相连接，泵的数量取决于烟气中的含硫量，其本身也是锅炉负荷和煤中含硫量的函数。本套系统中设有2层喷浆层、2个循环泵。正常情况下，2台循环泵都运行。当一台泵出现故障时，系统仍能保持运行。2台循环泵都出现故障时，必须关闭系统以保证安全。

三、结束语

    本套FGD系统已正式投入运行，所有模拟量调节、顺控逻辑均为自动控制，所有联锁保护均自动，全部实现自动控制。通过应用DCS系统，使得运行人员能方便地控制各种参数，操作简单，确保了系统稳定运行，提高了系统地安全性，降低了运行人员的劳动强度，提高了工作效率。

参考文献:

[1] 阎维平.电站燃煤锅炉石灰石湿法烟气脱硫装置运行与控制[M].北京:中国电力出版社,2005.

[2] XDPS-400+系统手册.新华控制工程有限公司,2006

[3] 孙克勤,钟秦.火电厂烟气脱硫系统设计建设及运行[M].北京:化学工业出版社,2005.