本发明专利技术公开一种提高湿法石灰石-石膏烟气脱硫系统可靠性和可用性的方法。脱硫系统由DCS控制装置和脱硫装置组成；DCS控制装置经I/O接口与脱硫装置的检测/控制点一一对应相连，输入脱硫装置的模拟/开关量工况信号、输出脱硫装置的模拟/开关量控制信号；鉴于脱硫反应物堵塞传感器导致脱硫系统的可靠性下降，提出重要模拟/开关量输入信号的“3+1”传感器检测法；重要开关量输出信号采用通道独立的隔离输出组件、反馈确认输出信号的方法，同时联锁/保护和检测测点传感器进行独立设置；上述技术的综合应用提高了脱硫系统的可靠性。脱硫装置出现局部故障，启动应急降级运行程序，结合自抗扰控制器的应用，提升了装置的可用性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种提高湿法石灰石-石膏烟气脱硫方法，特别是指立足现有火电湿法石灰石-石膏烟气脱硫装置、提高脱硫系统可靠性和可用性的的控制技术。
技术介绍
1995年，我国的SO2排放量跃居世界第一、高达2370万吨；燃煤贡献排放总量的90%，排放量中的54%又源自火电行业；发达国家历经百年的环境问题在我国浓缩至二十年集中暴发，出现严重的SO2酸雨、细颗粒烟尘和臭氧等大气污染，且已逐步演变为除西藏少数地区外的全国性污染，环境形势空前严峻；超越环境承载能力的经济发展模式难以为继，也背离了建设环境友好型、资源节约型社会的愿景。1995年修订的《中华人民共和国大气污染防治法》指出:在酸雨控制区和二氧化硫污染控制区内排放二氧化硫的火电厂和其它大中型企业，属于新建项目不能采用低硫煤的，必须建设配套脱硫、除尘装置或者采取其它控制二氧化硫排放、除尘的措施，属于已建企业不用低硫煤的应当采用控制二氧化硫排放、除尘措施，国家鼓励企业采用先进的脱硫、除尘技术。“防治法”体现的是国家的意志，代表的是人民群众渴望“蓝天白云”的心声。2003年颁布《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223 —2003);自此，火电行业的减排冶污纳入到了国家法律、国家标准两大体系，驶入有法可依、有标准可循的快速轨道。1995年，我国火电的装机容量1.6亿千瓦，2009年达6.03亿千瓦；S02排放量却从1995年的2370万吨峰值降至2009年的2214.4万吨。虽然SO2排放总量只略有下降，但置于同期经济总量倍增的背景下评估，这无疑是一个了不起的巨大成果；其中火电行业居功至伟！ 2009年，火电烟气脱硫装机超4.0亿千瓦、约占煤电装机总容量的70%，火电排放SO2 948万吨、降至总排放量的42.81%，提前I年达标^一五”末电力排放总量951.7万吨的目标。2007年7月，国家发改委办公厅会同国家环境保护总局办公厅以发改办环资 1570号文，印发了《关 于火电厂开展烟气脱硫特许经营的试点工作方案》;2010年，全国脱硫脱硝行业企业总数为70 80家；年产值60亿元，同比2009年增长10%。发达国家的烟气脱硫研究始于二十世纪60年代，70年代开发出成套的工业化燃煤电厂脱硫技术，率先应用FGD (Flue gas desulphuration)装置的是日本,发达国家主流的火电脱硫工艺是湿法石灰石-石膏法。国内火电的烟气脱硫装置基于欧洲、美国和日本的引进技术，1992年重庆珞璜电厂引进日本三菱重工工业公司2X360MW机组配套的两套脱硫装置、设备投资高达3660万美元，开创了我国火电引进国外脱硫技术的先河；历时二十载的引进、消化、吸收、再创新，目前除少数关键设备尚需进口，我国已拥有火电湿法石灰石-石膏脱硫装置的设备制造、系统集成、运行维护技术；引进基础上的脱硫技术再创新，亦取得不俗的成绩。火电燃煤脱硫既可在燃烧前(洗煤、或煤的气/液化等)、燃烧中(型煤固硫和循环流化床燃烧等)，也可在燃烧后实施(高能电子活化氧化法、荷电干粉喷射法、石灰石-石膏法等)；迄今为止，火电燃煤脱硫领域中占主导地位的仍是燃烧后的烟气脱硫。燃烧后的烟气脱硫可进一步细分为湿、半干和干法三类，湿法石灰石-石膏脱硫法占全球F⑶装置的85%左右，是目前世界上技术最成熟、应用业绩最多、运行状况最稳定的脱硫工艺，工业化的运行历史达30余年；我国的火电燃煤脱硫技术与国际同步，截止2011年12月，投运、在建和已经签订合同的火电厂烟气脱硫项目中，湿法石灰石-石膏脱硫所占比重达90%以上。总之，在可预期的相当时间内，湿法石灰石-石膏烟气脱硫无疑是市场的绝对领跑者。火电湿法石灰石-石膏脱硫装置的投资动辄数亿，装置运行需消耗大量的宝贵电能、支付价格不菲的人力物力；如何最大限度地发挥脱硫装置的功效是火电行业、脱硫专业公司和相关科研人员亟待解决的难题。综合本厂4X600MW机组湿法石灰石-石膏脱硫装置的6年运行数据，不难发现脱硫装置的实际运行状况与设计指标相距甚远，尤其是自动化控制系统的高可靠性、脱硫装置的高可用性指标差强人意:脱硫装置投运时控制系统正常，随着运行时间的推移、控制系统的品质每况愈下；往往被迫切入手动状态一人工操控脱硫装置的运行，甚至停运脱硫装置一火电烟气直排大气。分析历年汇总的故障数据，不难发现主要故障点既非脱硫装置、也非控制系统主机(DCS);而在获取脱硫装置运行参数时出现了问题、即无法保证采集关键运行参数传感器的高可靠性，以及控制系统输出指令的有效执行、其中控制系统输出的关键开关量的可靠性尤为重要。分析表明:传感器自身也是可靠的，故障的最终根源指向钙基化合物(石灰/石灰石)与SO2反应脱硫后的产物一石膏垢、灰垢、亚硫酸钙和硫酸钙结晶，钙基脱硫反应物堵塞了传感器，这是湿式钙基脱硫工艺的固有缺陷；我国火电厂的动力煤品种繁杂、含硫量偏高，近年频发的煤荒导致火电厂“饥不择煤”，如果说发达国家湿式钙基脱硫工艺的缺陷尚处在可控状态、我国则相当程度上出现了失控；国外引进的技术“水土不服”、必须针对中国的特定国情进行二次开发，才能保证脱硫系统的高可靠和高可用。进一步分析表明:控制装置的关键执行器一主要是若干开关量执行器信号的可靠性有待提高，提高上述开关量执行器信号的可靠性有助于脱硫系统的可靠性更上一层楼。同时，工业界广泛使用的PID控制器面对非线性、大时滞对象，控制品质往往不够理想；研发PID控制器的替代品是必要的。生活品质的提高，传统的FGD安全性内涵(FGD系统的自身安全和锅炉机组安全)有必要与时俱进，在原安全性内涵基础上增加环境安全的内容。因此，FGD —旦出现局部故障，不应简单的停运脱硫装置、烟气旁路直排大气；只要条件许可、FGD应维系降级运行，并采取措施尽一切可能达标或接近达标排放，即提高FGD装置的可用性。立足湿式烟气脱硫工艺的改进设计取得了一定的成效。遗撼的是研究工作局限于脱硫剂的改进、脱硫喷淋塔结构的改进、燃煤机组烟气脱硫的实时监控，未涉及提高湿法石灰石-石膏烟气脱硫系统可靠性和可用性的方法，本专利技术旨在补上这一课。目前，较有代表性的知识产权成果综述如下: 专利技术专利“废气脱硫方法及装置”(专利号ZL01118582.1)，提出利用电解氯化钠溶液产生氢氧化钠作为脱硫剂的脱硫方法及装置。.专利技术专利“一种用于烟气脱硫的喷淋塔及其运行方法”(专利号ZL200710123020.8)，提出去除烟气中二氧化硫的圆柱形喷淋塔以及通过所述喷淋塔来去除烟气中二氧化硫的方法。 专利技术专利“火电厂湿法脱硫剂及其脱硫方法”(申请号201010555685.8)，提出在饱和吸收液内加入己二酸，实现煤种变化时电厂烟气的SO2浓度达标排放，以及脱硫系统的经济节能运行。 专利技术专利“电厂湿法烟气脱硫控制方法”(专利号ZL200510095411.4)，提出调整吸收塔循环泵的运行台数(循环浆液量)实现烟气脱硫系统的自动化控制、调整升压风机的动叶角度控制升压风机的方法。.专利技术专利“燃煤机组烟气脱硫实时监控及信息管理系统”(专利号ZL200710025402.7)，提出通过对火电厂脱硫系统在线数据的采集、传输、处理、计算、分析、发布、共享等全过程的数字化管理，构建一套基于Web结构、实时通讯的在线监控本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种提高湿法石灰石?石膏烟气脱硫系统可靠性和可用性的方法，其特征在于脱硫系统由DCS控制装置和脱硫装置组成，控制装置的主机为FOXBORO公司的I/A?Series?DCS控制装，DCS控制装（13）经I/O接口与脱硫装置的检测/控制点一一对应相连，输入脱硫装置的模拟/开关量工况信号、输出脱硫装置的模拟/开关量控制信号；脱硫装置包括石灰石贮仓（1）、湿式球磨机（2）、浆液旋流器（3）、球磨机浆液再循环箱（4）、石灰石浆液箱（5）、吸收塔（6）、喷淋装置（7）、石膏脱水装置（8），烟囱（9）石灰石浆液循环泵（10）、氧化风机（11）、除雾器（12）；石灰石贮仓（1）、湿式球磨机（2）、浆液旋流器（3）、石灰石浆液箱（5）、吸收塔（6）、烟囱（9）顺次相连，浆液旋流器（3）底部、球磨机浆液再循环箱（4）、湿式球磨机（2）顺次相连，吸收塔（6）上部设有除雾器（12）、喷淋装置（7），石灰石浆液循环泵（10）经喷淋装置（7）与吸收塔（6）下部相连，石膏脱水装置（8）、氧化风机（11）与吸收塔（6）下部相连；烟气中的SO2在吸收塔内去除，锅炉生成的原烟气经增压风机（60）进入吸收塔（6）、折流向上与喷淋浆液充分接触、烟气被浆液冷却并达到饱和，烟气中的SO2、SO3、HCL、HF酸性成分被吸收，再流经两层锯齿形除雾器（12）除去所含雾滴；洗涤和净化后的烟气从吸收塔导出，通过净烟道从烟囱（9）排放；吸收塔下部浆池汇集反应生成的亚硫酸氢根HSO3?，HSO3?被氧化风机（11）鼓入的空气氧化成SO42?,?SO42?与Ca2+反应生成硫酸钙CaSO4，CaSO4结晶为石膏CaSO4·2H2O，底部浆池的?pH?值维持在?5.2?5.6?之间；含有石膏、灰尘和杂质的浆液一部分经石膏排浆泵排入石膏脱水装置（8），其余浆液返回吸收塔循环再利用；吸收塔内的冲洗水设备定期实施冲洗，防止雾滴中的石膏、灰尘和其他固体物堵塞吸收塔的管路；烟气经增压风机（60）、烟道、在进出口/旁路挡板导引下进入脱硫装置，旁路挡板安装在主烟道上；一旦脱硫装置发生故障、借助进出口/旁路挡板的切换，消除故障对锅炉运行的影响；锅炉启动及脱硫装置发生故障时，进、出口挡板门关闭，打开旁路挡板门，未处理的烟气直接进入烟囱（9）排入大气；粒径0.1～20mm的石灰石进入湿式球磨机（2）加水研磨成固体物含量为30%左右的浆液，浆液旋流器（3）将粒度合适的浆液送至石灰石浆液箱（5），分离出的大粒度的浆液则进入球磨机浆液再循环箱（4）、返回湿式球磨机（2）；石灰石浆液箱（5）内的浆液通过石灰石浆液输送泵送往吸收塔，调节进入吸收塔的石灰石浆液量或吸收塔排出浆液浓度，可使吸收塔浆池PH值维持在5.2?5.6之间，保证石灰石的溶解及SO2的高效吸收；吸收塔内脱硫反应生成的二水石膏浆液经石膏排浆泵送入石膏脱水装置（8），首先由石膏脱水装置（8）的石膏水力旋流器脱水，旋流器底流浆液流入石膏浆液分配箱、真空皮带脱水机脱水，最后脱水石膏通过多点式卸料机输送至石膏仓库储存，同时旋流器溢流流入旋流器溢流箱，自流至回收水箱；DCS控制装置总计配置5526个I/O点；脱硫烟道设78个I/O点，重要的AI点为烟气进口温度测点、原烟气压力测点；重要的DI点是入口挡板的开关状态；重要的DO点是旁路挡板、入口挡板、出口挡板；增压风机重要的AI点为增压风机的压力测点；DCS现场总线组件FBM采用冗余的现场总线FCM10E连接方式，实现脱硫控制装置输入输出信号的采集，A/D、D/A转换，故障处理及光电隔离；继电器柜实现脱硫控制装置数字量输出信号的隔离，配电柜实现控制系统的配电；控制装置重要模拟/开关量的输入信号采用“3+1”传感器检测法，重要开关量输出信号采用通道独立的隔离输出组件、反馈确认输出信号的方法，同时联锁/保护和检测测点传感器进行独立设置；关键控制回路采用自抗扰控制器，脱硫装置出现局部故障时、启动应急降级运行程序。...
【技术特征摘要】
1.一种提高湿法石灰石-石膏烟气脱硫系统可靠性和可用性的方法，其特征在于脱硫系统由DCS控制装置和脱硫装置组成，控制装置的主机为FOXBORO公司的I/A Series DCS控制装，DCS控制装(13)经I/O接口与脱硫装置的检测/控制点——对应相连，输入脱硫装置的模拟/开关量工况信号、输出脱硫装置的模拟/开关量控制信号； 脱硫装置包括石灰石贮仓(1)、湿式球磨机(2)、浆液旋流器(3)、球磨机浆液再循环箱(4)、石灰石浆液箱(5 )、吸收塔(6 )、喷淋装置(7 )、石膏脱水装置(8 )，烟囱(9 )石灰石浆液循环泵(10)、氧化风机(11)、除雾器(12);石灰石贮仓(1)、湿式球磨机(2)、浆液旋流器(3)、石灰石浆液箱(5)、吸收塔(6)、烟囱(9)顺次相连，浆液旋流器(3)底部、球磨机浆液再循环箱(4)、湿式球磨机(2)顺次相连，吸收塔(6)上部设有除雾器(12)、喷淋装置(7)，石灰石浆液循环泵(10)经喷淋装置(7)与吸收塔(6)下部相连，石膏脱水装置(8)、氧化风机(11)与吸收塔(6)下部相连； 烟气中的SO2在吸收塔内去除，锅炉生成的原烟气经增压风机(60)进入吸收塔(6)、折流向上与喷淋浆液充分接触、烟气被浆液冷却并达到饱和，烟气中的S02、SO3> HCL、HF酸性成分被吸收，再流经两层锯齿形除雾器(12)除去所含雾滴；洗涤和净化后的烟气从吸收塔导出，通过净烟道从烟囱(9)排放；吸收塔下部浆池汇集反应生成的亚硫酸氢根HS03_，HS03_被氧化风机(11)鼓入的空气氧化成S042_，S042_与Ca2+反应生成硫酸钙CaSO4, CaSO4结晶为石膏CaSO4.2H20，底部浆池的pH值维持在5.2-5.6之间；含有石膏、灰尘和杂质的浆液一部分经石膏排浆泵排入石膏脱水装置(8)，其余浆液返回吸收塔循环再利用；吸收塔内的冲洗水设备定期实施冲洗，防止雾滴中的石膏、灰尘和其他固体物堵塞吸收塔的管路； 烟气经增压风机(60)、烟道、在进出口 /旁路挡板导引下进入脱硫装置，旁路挡板安装在主烟道上；一旦脱硫装置发生故障、借助进出口 /旁路挡板的切换，消除故障对锅炉运行的影响；锅炉启动及脱硫装置发生故障时，进、出口挡板门关闭，打开旁路挡板门，未处理的烟气直接进入烟 (9)排入大气； 粒径0.1 20mm的石灰石进入湿式球磨机(2)加水研磨成固体物含量为30%左右的浆液，浆液旋流器(3)将粒度合适的浆液送至石灰石浆液箱(5)，分离出的大粒度的浆液则进入球磨机浆液再循环箱(4)、返回湿式球磨机(2);石灰石浆液箱(5)内的浆液通过石灰石浆液输送泵送往吸收塔，调节进入吸收塔的石灰石浆液量或吸收塔排出浆液浓度，可使吸收塔浆池PH值维持在5.2-5.6之间，保证石灰石的溶解及SO2的高效吸收； 吸收塔内脱硫反应生成的二水石膏浆液经石膏排浆泵送入石膏脱水装置(8)，首先由石膏脱水装置(8)的石膏水力旋流器脱水，旋流器底流浆液流入石膏浆液分配箱、真空皮带脱水机脱水，最后脱水石膏通过多点式卸料机输送至石膏仓库储存，同时旋流器溢流流入旋流器溢流箱，自流至回收水箱； DCS控制装置总计配置5526个I/O点；脱硫烟道设78个I/O点，重要的Al点为烟气进口温度测点、原烟气压力测点；重要的...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐喻嘉，罗兴宇，刘洋，吴明光，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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