湿法脱硫中的石灰石供浆自动化控制

湿法脱硫中的石灰石供浆自动化控制

田杰  杨慧闯 余露龙 刘政

河南九龙环保有限公司开封分公司 河南省开封市 475000

摘要：随着环保要求的日益严格，湿法脱硫技术因其高效的脱硫性能在工业领域得到广泛应用。其中，石灰石供浆系统是湿法脱硫过程中的关键环节，其稳定性和准确性直接影响整个脱硫系统的性能。本文简要概述了湿法脱硫中石灰石供浆自动化控制的重要性，并详细介绍了该自动化控制系统的核心组成部分，包括传感器、执行器、控制器和人机界面。在控制策略方面，系统通过实时监测石灰石浆液的流量、密度、pH值等关键参数，采用PID调节器等先进算法，实现对石灰石浆液流量、密度和pH值的精确控制。这些控制策略确保了石灰石供浆系统的稳定性和高效性，进而提升了湿法脱硫系统的整体性能。通过实现石灰石供浆系统的自动化控制，不仅能够提高脱硫效率、降低运行成本，还能实现远程监控和操作，方便操作人员对脱硫系统进行实时监控和管理。

关键词：湿法脱硫 石灰石 供浆自动化 工业生产

引言：随着全球环保意识的增强和环保法规的日益严格，工业排放控制已成为社会关注的焦点。其中，二氧化硫（SO₂）作为主要的空气污染物之一，其排放控制尤为重要。湿法脱硫技术作为一种高效、稳定的脱硫方法，被广泛应用于电力、钢铁、化工等行业的烟气治理中。在湿法脱硫过程中，石灰石供浆系统是关键环节之一。石灰石浆液作为脱硫剂，其供给的准确性和稳定性直接影响到整个脱硫系统的效率和性能。传统的石灰石供浆系统多依赖于人工操作和经验判断，存在调节滞后、准确性差等问题，难以满足现代工业对环保和效率的高要求。因此，实现石灰石供浆系统的自动化控制，对于提高湿法脱硫系统的效率和稳定性、降低运行成本、减少人工干预具有重要意义。

一、湿法脱硫与石灰石供浆系统概述

湿法脱硫技术的核心方法是向烟气中喷射含有吸收剂的液体，这使得烟气中的二氧化硫与吸收剂发生反应，形成硫酸盐或亚硫酸盐，从而实现脱硫效果。湿法脱硫技术具有投资小、运行成本低及无二次污染等优势，因此被广泛应用于火电厂。在湿法脱硫的应用中，石灰石因其广泛的来源、经济的成本和出色的脱硫效果，已经成为最受欢迎的吸收剂之一。因此，为了保证吸收塔内溶液处于稳定的工作状态，必须有一套完善的石灰石供浆系统为之提供所需的吸收剂。石灰石的供浆系统涵盖了石灰石的粉碎、研磨、储藏、传输以及计量等多个步骤。其中，石灰石粉碎设备、磨矿分级装置及石灰石浆液贮运设施均为石灰石浆液供应过程的关键环节。石灰石浆液的质量受到这些环节运行状况的直接影响，这进一步会对脱硫的效果产生影响。传统的石灰石供浆控制系统采用人工操作方式，不仅浪费大量人力，而且由于人为因素导致的系统故障时有发生，严重制约了湿法烟气净化技术的发展与应用。因此，自动化控制石灰石供浆系统对于提升脱硫效能、减少运营成本以及确保系统的稳定运行具有至关重要的作用。

二、石灰石供浆自动化控制方案详细解析

1、控制系统设计

（1）传感器

传感器作为自动化控制系统的关键组件，负责实时监控石灰石供浆系统的核心参数。石灰石浆液浓度测量一般采用压力式和差压式两种方式。常见的传感器种类包括流量传感器、湿度传感器以及pH值传感器。目前国内生产的主要为流量和密度两种类型传感器，它们都具有结构简单，成本低，可靠性高等特点。这批传感器具备实时捕获石灰石浆液流量、密度和pH值等关键数据的能力，并能将这些信息反馈给相应的控制器。

（2）执行器

执行器作为自动化控制系统的核心执行部件，主要负责执行各种控制命令，以实现对石灰石供浆系统的精确控制。随着工业的发展，对于执行器性能要求越来越高，其功能也在不断地完善。常用的执行设备有石灰石浆液泵、阀门和搅拌器等。通过调整这些设备的工作状况，我们能够对石灰石浆液的流量、密度和pH值等关键参数进行精确控制。

（3）控制器

控制器作为自动化控制系统的关键组成部分，负责接收来自传感器的反馈信号，并通过预先设定的算法来计算控制指令，然后将这些指令发送给执行器进行执行。因此，控制器性能优劣直接影响系统运行状态及生产效率。在石灰石供浆的自动化控制系统里，PID调节器是经常被采用的控制器。该系统具有较好的稳定性、抗干扰素力及调节速度快等优点，因此得到了广泛应用。PID调节器，全名为比例积分微分调节器，具备对被调变量与预设值偏差进行比例、微分和积分操作的能力，并将这些运算与之结合，形成连续信号，用于控制执行器的模拟调节器。

（4）人机界面

人与机器的交互界面为操作员和自动化控制系统提供了一个互动的场所。在自动控制技术中，人机界面作为一个重要组成部分，其功能直接影响到整个系统的工作性能。借助人机交互界面，操作人员可以实时监控系统的工作状况，查阅各种参数配置，并接收到故障报警等相关信息。在发生故障时，操作人员还能及时了解并解决故障问题。此外，操作员还可以利用人机交互界面来对控制系统进行参数的配置、远程的监视以及其他相关操作。

2、控制策略详细解析

（1）流量控制

在石灰石供浆系统中，流量控制是确保系统稳定运行的关键。通过调节石灰石浆液泵的转速或阀门开度，实现对石灰石浆液流量的精确控制。控制系统可以根据实际脱硫需求和浆液质量，自动调节流量大小，以保证脱硫效率的稳定。在流量控制中，控制系统通常会根据石灰石调节阀开度与原烟气流量的函数关系（f(x1)）来进行调节。这个函数关系表明石灰石调节阀开度与原烟气流量成正比关系。也就是说，当原烟气流量增加时，石灰石调节阀的开度也会相应增加，以保证石灰石浆液的供给量能够满足脱硫需求。

（2）密度控制

密度控制是确保石灰石浆液质量的关键。通过在线密度计实时监测石灰石浆液的密度，并根据预设的密度范围自动调节磨制机的给料量和加水量。当浆液密度低于预设范围时，增加给料量；当浆液密度高于预设范围时，减少给料量。通过这种方式，可以保持浆液密度的稳定，提高脱硫效率。

（3）pH值控制

pH值是影响脱硫效果的重要因素之一。通过实时监测脱硫塔内浆液的pH值，并根据预设的pH值范围自动调节石灰石浆液的加入量。当pH值低于预设范围时，增加石灰石浆液的加入量；当pH值高于预设范围时，减少石灰石浆液的加入量。通过这种方式，可以保持脱硫塔内pH值的稳定，提高脱硫效率。

在pH值控制中，控制系统通常会根据石灰石调节阀开度与烟气脱硫效率的函数关系（f(x2)）来进行调节。这个函数关系表明石灰石调节阀开度与烟气脱硫效率成反比关系。也就是说，当烟气脱硫效率降低时，需要增加石灰石浆液的加入量以提高脱硫效率；而当烟气脱硫效率提高时，则需要减少石灰石浆液的加入量以避免浪费。此外，控制系统还会将f(x1）与f(x2）进行加法运算，并与K系数相乘后作为PID调节器的前馈。K系数根据现场经验值来确定，取值为0.1～1。通过这种方式，控制系统可以综合考虑原烟气流量和烟气脱硫效率两个因素，实现对石灰石供浆系统的精确控制。

结束语：通过实现石灰石供浆系统的自动化控制，可以显著提高湿法脱硫系统的运行效率和稳定性，降低运行成本。同时，自动化控制系统还可以实现远程监控和操作，方便操作人员对脱硫系统进行实时监控和管理。此外，由于自动化控制系统能够实现对石灰石浆液流量、密度、pH值等参数的精确控制，因此可以确保脱硫效率的稳定性和高效性。未来，随着环保技术的不断发展和工业自动化水平的提高，石灰石供浆自动化控制系统将会得到更广泛地应用和优化。通过不断优化控制策略和算法，可以进一步提高系统的性能和稳定性，降低能耗和排放，为环保事业作出更大的贡献。

参考文献：

[1]钱权.火电厂石灰石湿法脱硫系统吸收塔浆液致盲分析处理[J].云南水力发电,2023，06，15

[2]孙坤.基于数据驱动的湿法脱硫系统建模方法研究[J].青岛科技大学,2023，04，05

[3]孙高科.石灰石-石膏湿法脱硫系统在水泥生产中的应用[J].水泥技术,2023，01，25