王留振

【摘要】烟气调质系统高效率投运首要条件就是要求整个加热燃烧过程平滑稳定，这就要求加热器的PID调节参数合理。其次要保证硫磺喷射量的精确性，这就要求硫磺调节阀、定位器都有很好的调节线性；再次要保证催化剂的转化效率达到95%以上，这就要求定期对催化剂进行转化效率测试；最后要求硫磺供应设备和管道都有品质合格的伴热，这就要求伴热蒸汽温度、压力控制在合理的范围。本文从这四个方面展开分析，提出合理的技术方案，同时对烟气调质系统高效投运进行经验总结。

【关键词】平滑；线性调节；催化剂；转化效率；伴热蒸汽

烟气调质系统的作用是：燃烧硫磺产生SO2，通过催化剂将SO2转化成SO3，然后将SO3喷射到锅炉烟道内，SO3遇水蒸汽变成硫酸，硫酸附着在灰尘表面增加灰尘的导电度，提高静电除尘的除尘效率。烟气调质系统主要包括：硫磺存储及输送设备、硫磺喷射量调节设备、加热及燃烧装置催化反应装置、SO3喷射设备。其中要保证烟气调质系统高效投运，有两大关键因素：第一要求整个加热燃烧过程平滑稳定；第二要保证催化剂的转化效率达到95%以上。

1、保证加热燃烧过程平滑稳定的技术措施

在硫磺进入燃烧室之前，需要对燃烧室内的空气进行加热，这叫加热过程；当燃烧室内空气加热到315℃以上时硫磺达到燃点，硫磺开始喷射入燃烧室，燃烧过程开始。在燃烧室加热过程及硫磺燃烧过程中都需要对加热器的PID参数进行合理设置，否则加热器输出功率和燃烧室出口温度就会出现振荡现象，影响系统投运，降低加热器的使用寿命。

PID参数中积分时间Ti的作用是消除给定值与测量值之间的固有偏差，积分时间的选取要根据被调参数的周期变化时间来计算。烟气调质加热器的PID参数在厂家调试时设置的参数是：积分时间Ti=100，比例系数kp=0.1，微分系数D=0.加热器周期变化图1。绿色线为加热器出口温度周期变化图，红色线为加热器输出0-100%周期变化图。如图，温度周期变化时间T=30min，根据经验公式积分时间Ti=T/t=30/6=5min=300S（经验公式要求t的取数范围是4-7之间）。根据本台烟气调质温度的变化趋势Ti应该设置为300。

比例系数Kp的作用是被调量偏离设定值时系统快速动作消除扰动，结合周期图分析比例系数Kp的设置。在加热器投入从0-100%作用时，加热器出口温度K的变化幅度是60℃，根据经验公式Kp=100%/K*a=100%/60*2=3.2（根据经验公式a的取数范围是2-3）根据本台烟气调质温度的变化趋势Kp应该设置为3.2积分系数D的作用是在被调量出现扰动时超前动作，防止被调量扰动过大，由于烟气调质加热器调节过程简单，因此在本项目中没有对积分系统进行设置。D仍然设置为0.使用上面所述的经验法对#6炉烟气调质加热器优化后，调节过程平滑，调节精度高，使用效果良好。目前按照此算法公式已经完成全厂8台炉烟气调质加热器的PID优化。

使用上面所述的经验法，对炉烟气调质加热器PID参数进行优化后，加热器工作過程平滑变化，有利于保护加热器，提高设备的使用寿命。烟气调质系统在各种工况下，出口温度的调节都非常稳定，调节精度较高。

2、保证催化剂的转化效率的技术措施

烟气调质系统需要使用五氧化二钒为催化剂，将硫磺燃烧的二氧化硫气体转化为三氧化硫气体，催化剂的转化效率是衡量烟气调质系统的重要指标，因此需要定期测算，当催化剂不达标时要及时更换。

测量方法有两种：第一种是化学试剂法对转换器的转化效率进行测量计算。化学试剂法步骤是：往蒸馏水中通气分离SO3；用过氧化氢溶液捕集SO2，使用氢氧化钠滴定法测定这两种成分。然后使用滴定公式算出SO3和SO2的体积，烟气调质转换器的转化率（%）=V（SO3）/V（SO3）+V（SO2）。这种测量和计算方法缺点是：（1）转换器出口气体的收集需要使用恒温装置，且温度大于315℃，否则酸气体就会冷凝，对取样设备和取样人员的技术要求高。（2）需要使用专用的化学试剂，并且要有专业的实验室条件，一般工厂很难实现。（3）整个测量和计算过程都要求非常精密，专业性极高，工厂无法作为定期工作来开展。第二种是使用空气分析仪进行测量计算。使用一个简易的气体稀释仪和一台便携式烟气分析仪表就能完成转换器转化效率的测量和计算。优点主要是：（1）测量过程使用设备少，操作简单。（2）测量计算过程简单，一般工人就能胜任。（3）测量准确度高，测量用时短。（4）可以作为定期工作，按计划定期进行测算。本文使用第二种方法进行测量计算。烟气调质系统燃烧硫磺产生大量SO2气体，SO2气体经过转化器转化成SO3气体。按照分子转化公式，一个SO2分子可以转化成一个SO3分子。想要测算转化器的转化效率，有两种计算方法：第一种，使用烟气分析仪测量SO2气体在进入转化器前和转化器后的浓度；烟气调质转换器的转化率（%）=（ρ前SO2-ρ后SO2）/ρ前SO2*100。第二种，使用烟气分析仪测量SO3气体在进入转化器前和转化器后的浓度，测量SO2气体在转化器后的浓度；烟气调质转换器的转化率（%）=（ρ后SO3-ρ前SO3）/ρ前SO2*100。SO3气体属于酸性气体，遇水蒸气就生成硫磺，有很强的腐蚀性。一般的烟气分析仪都可以测量SO2气体的浓度，但无法测量SO3气体。因此本方案选用第一种计算公式对转化率进行测算。

3、烟气调质系统高效投运的经验总结

烟气调质系统投运的目的是增加锅炉尾部烟道烟尘的比电阻，提高电除尘的除尘效率，降低排烟粉尘浓度。根据锅炉负荷以及降低比电阻所需的三氧化硫数量，系统自动调整三氧化硫的生产速度。三氧化硫的需求量取决于很多因素，包括灰的成分和锅炉负荷等。最佳的三氧化硫喷射率由锅炉负荷、浊度和烟气温度输入信号决定。系统中包含了一套节能控制方案，控制系统利用调节空气预热器的功率和空气流量来保持转化器的入口空气温度。控制顺序为：三氧化硫产量低时空气流量低，热量由空气预热器提供；当三氧化硫的产量增加，预热器输出功率下降，同时空气流量增加。从转化器中出来的三氧化硫和空气的混合体通过分配支管和喷抢喷射到烟气中。每个喷抢配备适当尺寸和间隔的喷嘴，从而向烟气流中高速喷射混合物，以保证进入电除尘之间与烟气实现最佳的混合效果。

4、经济效益和社会效益分析

5、总结

本文从烟气调质系统高效投运的2个关键技术措施展开分析，针对技术难题逐一提出解决方案，对烟气调质系统高效投运进行了经验总结，托电公司#6炉烟气调质系统已经实现连续高效投运，收到了良好的经济效益和社会效益。

参考文献：

[1]LOGIX5000控制器指令集.ALLEN-BRADLY.ROCKWELL SOFTWARE DODGE.

[2]胡道元.网络设计师教程[M].北京：清华大学出版社，2004.