0 引言
广东粤电靖海发电有限公司#1、2机组采用石灰石-石膏湿法脱硫系统，设计的烟气量为1870149 Nm3/h，设计处理的SO2浓度不大1500 mg/Nm3，石灰石耗量小于5.2 t/h，设计脱硫石膏产量（含水10%）小于17.4 t/h，脱硫率大于90%。系统采用单元制一炉一塔的模式，设置了三台5722m3/h的循环浆液泵，对应塔内有三层喷淋层，四台浆液搅拌器，石膏排出系统将石膏输送到石膏脱水系统。吸收塔设计安装两支pH计、三个液位计，制浆系统输送来的浆液直接进入吸收塔，通过调门控制补浆量。
1 系统概述
pH值反映的是吸收塔内部的酸碱度，PH太低，影响吸收塔的出力，造成排放的SO2超标；PH太高，则会增加石膏中的碳酸钙含量，降低石膏的品质，石灰石利用率降低，而且增加了石灰石的投入量，大大增加了脱硫的成本，所以必须有效地把浆液的pH值控制在一定的范围。pH值的变化决定于烟气量（机组负荷）、脱硫入口的SO2浓度、浆液补浆量、浆液质量浓度。在日常的运行中，运行人员需要经常手动调节补浆量来维持吸收塔浆液的pH值，实现吸收塔自动补浆功能，不但能大大降低运行的人员的工作量，还能有效地控制SO2的超排以及产出石膏的质量。
2 存在的问题
由于pH计测量方式的局限性，测量值经常不能代表吸收塔内浆液的PH值，所以自动补浆功能一直未能实现，要实现自动补浆功能必须提吸收塔pH测量的准确性。我厂原pH计的设计安装图如图1所示，在石膏排出泵的排出管上，增加了一路回流管，回流管上安装有pH计的测量池，浆液在排出泵的压力下，经过测量池后排到吸收塔的排水坑。这样的设计存在一个缺点，在排出泵不运行的时候，则没有浆液流过测量池，无法实时反映吸收塔的实际pH值。在长期的运行中发现更严重的问题，回流管内的残留的浆液不断地累积干凅，造成回流管堵塞，经常需要清理。pH计的电计的表面粘结的浆液干凅后，使pH计内的氯化钾参考溶液与被测溶液交汇的接点堵塞，影响到测量的准确性，后来增加了冲洗水管，但由于多次出现未及时冲洗现象，pH计的准确性还有待提高。
3 现场设备的改造
经过各种测量方法的调研对比后，决定将PH计改造为直接插入式，如图2所示，在吸收塔1.5米高的位置开孔，焊接不锈钢套管及安装法兰，pH电极直接插入塔内，取消中间的取样环节，减少故障点，同时能不间断的实时反映吸收塔的pH值，两个电极偏差大的现象大大减少。在套管上需要增加一个手动门，主要用于定期校验时隔离系统，防止浆液溢出。改造后，PH计的准确性大幅提高，避免了每次停泵均需要人为冲洗的情况，大大降低的维护量，只需每半个月定期校验一次，对于精度有更高要求的，可以一个星期校验一次，完全到达了实现自动补浆的前提条件。但同时也存在pH电极磨损快的缺点，缩短了pH的寿命。
4 常用的控制策略
吸收塔的石灰石浆液补充量控制系统一般分为串级控制系统和单回路反馈控制系统。
单回路反馈系统中，吸收塔的补浆量只根据pH值来控制，当pH值小于某值时，打开补浆阀到一定的位置，当pH值大于某值时，关小补浆阀到一定的位置，控制回路极其简单，补浆阀不会频繁动作。并且可以设置最小开度值，防止浆液管道在小流量时堵塞的现象。
串级控制系统中，脱硫系统的烟气流量、入口SO2浓度、机组负荷作为前馈信号，计算出烟气中所含的SO2总量，根据钙硫比换算出所需要的石灰石的总量，在根据石灰石的密度值换算出石灰石浆液的量，作为副调的前馈信号，以石灰石浆液流量作为副调的PV值，来调节补浆调节阀的开度，通过pH值的校正回路（主调）微调补浆量。串级调节系统能有效地消除内扰造成的流量波动的现象，改善调节特性，加快调节速度，但是前提是各变量必须测量准确。
5 控制逻辑的优化
经过分析及查阅运行人员日常的补浆操作，以及测量浆液流量的流量计的准确性有待提高，决定采用单回路控制的策略，逻辑优化如下。
两个pH值进入DCS后，增加逻辑选择功能，当其中一个故障时，自动切换到另一支，画面上增加选择功能按钮，运行人员可以根据实际情况选择取平均还是pH1或pH2作为选择后的pH值，以便于在pH的日常维护工作时，不影响自动补浆功能。
依据吸收塔的pH测量值，自动调整吸收塔石灰石供浆调节阀开度。当pH值<5.4时，调节阀开度设置值为80%；当5.45.5时，调节阀开度设置值为10%。设置调节阀最小开度主要作用在于防止供浆管道的堵塞，如果调节阀全关，必将有部分浆液中的颗粒沉积在管道内，随着时间推移不断地增加并硬化，导致管道堵塞，将大大增加检修的工作量。通过查阅历史趋势，10%开度的供浆量对已运行中的吸收塔，既不会造成过量补浆，也不会造成管路堵塞。
石灰石供浆调节阀在特殊工况下不能满足实际的需要，那么必须退出自动联锁，退出联锁条件如下：浆液PH大于5.25或小于5.65；吸收塔入口SO2大于1600mg/Nm3或小于400mg/Nm3；脱硫出口氧量大于15或低于2。
增加理论补浆量监视点Q、石灰石浆液转换系数α，作为运行调整参考依据。
Q理论=α*Wso2*Q烟气
其中 α：转换系数；α=β*40/（ρ*W*0.4*64）；由运行人员依据制浆情况和系统工况填写β、ρ、W，计算出α。
β：为吸收塔钙硫比，设计值为1.03；40为钙分子量；ρ为石灰石浆液密度，t/m3；W为石灰石浆液质量分数；0.4为钙在碳酸钙质量分数；64为SO2分子量。
6 效果
经过改造优化后，实现了补浆自动功能，大大减少了运行的操作，基本达到了预期的效果，但是在煤种硫份大幅增大的情况下，需要人为调整一下，有待下一步继续优化逻辑。
【参考文献】
[1]曾庭华，杨华，廖永进，郭斌.湿法烟气脱硫系统的调试、试验及运行[M].北京：中国电力出版社，2008，5.
