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摘要：煤炭作为我国目前能源结构当中占到总消耗量70%的主要能源，具有非常久远的历史性，同时也具有长期性。对于环境来说，煤炭燃烧过程当中燃烧不够充分，会生成二氧化硫对环境造成污染。为了尽量降低污染需要在煤炭使用之前对其进行脱硫工作。就目前电厂当中多数运用300MW火电机组进行脱硫工作。本文将就此展开讨论，试论证脱硫燃煤机组的系统设计。
关键词：燃煤机组；烟气湿法；脱硫系统；煤炭
前言：目前来说，控制二氧化硫的排放方法大致可以分为三种，根据燃烧前、燃烧中和燃烧后三个时段进行脱硫。其中，燃烧前脱硫通过技术方法试煤炭得到净化；燃烧中脱硫是在煤碳燃烧过程中利用石灰石或者白云石等脱硫剂实现脱硫；燃烧后脱硫被称为烟气脱硫技术，分为湿法、干法、半干法三种。是目前较为常见的脱硫方式。
一、烟气湿法脱硫的主要原理和流程
（一）烟气湿法脱硫的主要原理
烟气湿法脱硫的主要方向在于石灰石脱硫剂的应用。石灰石粉与水通过供液泵进行混合，从而生成脱硫剂，将其引导入吸收塔之中，再由引风机将锅炉排放的烟气同样吸入吸收塔，石灰石浆液当中含有碳酸钙（CaCO3）成分会与烟气当中的二氧化硫（SO2）和氧气（O2）发生反应，生成石膏，化学式为CaSO4·2H2O,即二水硫酸钙。这时烟气当中的硫已经发生了性质的转换，可以使烟气经过除雾器、烟气在热器等装置后，排入大气当中。
（二）烟气湿法脱硫的具体流程
在对于烟气进行湿法脱硫的过程中，主要遵循几个系统步骤，即吸收塔、烟气、石灰石浆液的制备、石膏脱水、脱硫废水、FGD辅助设备。其整体流程如图一所示：
图一：烟气湿法脱硫过程示意图
从图中可以看出，吸收塔作为脱硫工作所有化学反应的主阵地，一般会设置为每炉一套，在反应池当中，是吸收剂里边石灰石与烟气当中二氧化硫反应，生成中间物亚硫酸氢根离子以及亚硫酸根离子，这两个离子还需要跟氧气系统当中的空气喷射相结合形成石膏浆液，才能进行排出。经过测算，在塔内进行脱硫时，塔内会形成“雾”状物体，其粒径小于60微米，其中融有硫酸盐、二氧化硫等有害物质。这种“雾”的形成会对机器设备造成损害，因此在构造当中还需要假装除雾器进行净化。除此之外，烟气系统、石灰石浆液制备系统以及石膏脱水系统都有着严格的要求。例如烟气系统需要通过增压风机使位于旁路挡板两侧压差为零，实现平衡通风；石灰石浆液制备系统则要求系统可以使石灰石通过储仓利用湿式球磨机进行研磨，同时还需要滤液和水的提供，然后按照比例进行添加；至于石膏脱水系统则需要进行两级脱水操作，其中第一级利用水力和废水旋流器在维持浆液密度的同时进行脱水，当石膏含量达到50%由底流送至存储，第二级则需要使用真空皮带脱水机，在第一级的基础之上，将石膏脱水至含水10%，同时将含3%细小固体的微粒滤液流至滤液箱。
二、300MW燃煤机组FGD控制系统构成
就目前来说，多数电厂在应用300WM燃煤机组的时候会选择使用FGD控制系统进行现场配置，这一系统是我国目前最为领先的大型分布式控制系统，其依托DPU为核心，先进的DCS技术进行控制，使其具有了功能齐全、配置较多、信号隔离的优点，在实际使用过程当中，由于其相对独立的控制方式以及数据采集功能，使其可以降低数据库数量，提升可靠性。
一般对于FGD控制系统的构成设计可以分为以下几个部分。
（一）基本构成设计
现代电厂当中所应用的FGD控制系统一般分为过程控制站、工程师站、操作员站和数据通讯四个部分。
1.过程控制站
对于FGD系统硬件和软件进行集合，自动控制生产过程当中被控对象，完成数据采集。为了满足FGD系统运行当中的连续性、逻辑性和控制性，需要过程控制站利用控制信号对现场进行直接控制。
2.工程师站
工程师站需要进行对于控制系统的管理和监视，同时还需要维护组态设计设备。因此其基础通常为个人PC。普通的个人计算机通过安装相应的软件程序就可以变成工程师站。一个系统当中可以存在多个工程师站来对系统进行工作。
3.操作员站
操作员站作为独立的计算机系统，通常在系统环路上进行挂接，实现数据采集、程数据记录以及报警处理等工作。一般根据功能特点会分为人机界面和服务程序两个方面，前者是为用户提供信息和交互，后者则需要对程序当中数据、通信、文件等进行全方位支持。
4.数据通讯
在FGD的系统架构当中，将数据通讯系统的信息网络分为三个层次，数据高速管控、扩展输入/出、现场输入/出。这三个层面分别作用于上层信息网络和网络拓扑结构、其他I/O子系统信息互换、输出层协议的设备提供。
（二）系统功能
对于FGD系统结构进行设计整理之后就需要完成其的系统功能。其功能主要表现在数据采集、顺序控制、模拟量控制和电气控制四个方面。其中，数据控制作为对现场信息的整理和分析从而做出显示报警、制表记录和历史数据存储和检索等功能；顺序控制功能则是通过系统中心对脱硫、吸收塔、烟气和石灰石等诸多方面进行控制，实现顺序启停；模拟量控制则是对系统当中重要辅机和重要参数进行控制，例如液位和PH值的调节、输出信号脉冲量的调节等等；电气控制则要求对参数进行监视，从而达到电气设备的控制和连锁。例如脱硫变压器的电源回路、一些辅助系统如皮带脱水机的电路，都需要由这一系统进行控制。
（三）烟气脱硫工作实现和系统优化
前文所有提到的FGD系统架构设计，其最终目的都在于烟气湿法脱硫工作的顺利和有序进行。
1.系统的初始化
我们将前文当中所提到的FGD系统构成四个部分统称为工程机，首先对工程机进行组装，组装完成之后则需要进行软件安装和网卡配置，最后配置DPU，DPU配置需要联网，并修改初始IP地址。初始化完成，需要对于系统进行要求，其中，所有子系统为了满足脱硫要求，应首先计算无故障时间，一般来说这一时间具有较高要求，其中数据采集系统要求为不低于8600小时，顺序控制和模拟量控制不低于24000小时。在脱硫控制系统当中还需要满足当锅炉达到30%以上的BMCR工况时脱硫分散控制系统可以正常运行。
2.系统组态和回路调节
目前我国脱硫工程当中最为常见的方案是PH值控制方案，即单回路-前馈控制和串级-前馈控制。单回路-前馈控制首先测取烟道入口总烟量，在于二氧化硫浓度作为前馈信号添加到单回路控制系统当中，其中，要求单回路控制系统需要具有对于控制浆液PH值的测量数据和系统设定值的偏差信号。再将其进行运算。而串级-前馈控制则需要通过副回路来调节流量，从而消除石灰石浓度以及流速偏差的影响。在稳定副回路当中，将二氧化硫浓度和烟气总量作为前馈信号，改善浆液PH值的控制效果。
结论：综上所诉，在目前我国火电厂对于煤炭脱硫所使用的300WM燃煤机组所使用的FGD系统具有非常广泛的应用前景，需要认真根据实际需要进行系统和结构设计，使其能够满足于一般对于湿法脱硫工艺的基本要求。在火电厂脱硫工作当中，做到高效科学地脱硫作业，从而做到保证环境和生态的可持续发展。
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论文作者:何艳鹏
论文发表刊物:《防护工程》2017年第8期
论文发表时间:2017/7/31
标签：烟气论文; 系统论文; 湿法论文; 石灰石论文; 浆液论文; 控制系统论文; 回路论文; 《防护工程》2017年第8期论文;