李国清

（福建龙净环保股份有限公司，福建 龙岩 364000）

近年来，随着雾霾问题日益突出，引起了全国上下对大气污染治理的更加重视，国家对大气的主要污染源——工业尾气的排放指标要求也越来越严格，“超低排放”，甚至“超超低排放”已成为工业尾气治理的普遍要求。工业尾气的治理主要包括脱硫、脱硝、除尘等环保措施。

1 烟气脱硫工艺

目前，市面上有多种脱硫工艺，其中主流的工艺有湿法脱硫、干法脱硫，半干法脱硫等。每种工艺有各自的优缺点。湿法脱硫工艺适用于大型机组，脱除效率高，但存在废水排放、脱硫设备容易被腐蚀、排放烟气有“拖尾”现象等衍生难题需配套解决。干法脱硫目前应用较多的为炉内脱硫，优点为投资及占地相对较小，没有废水排出，缺点为脱除效率低，无法满足国家超低排放要求，需外加炉外脱硫装置。半干法脱硫集成湿法脱硫及干法脱硫的优点，反应效率高，不仅能达到超低排放要求，同时全程无废水排出，无腐蚀隐患，排放烟气干净透明。

2 半干法脱硫装置温度控制的必要性

半干法脱硫装置采用Ca(OH)2作为反应剂，利用脱硫装置后的引风机的抽力克服反应剂自身的重力，使反应剂悬浮在吸收塔中，形成流化床。原烟气通过吸收塔时，烟气中的SO2与流化床中的Ca(OH)2反应，从而脱除烟气中的SO2。反应过程中，需要往吸收塔中喷入适量的水，用于降低吸收塔内温度，提高SO2与Ca(OH)2的反应效率。温度对SO2的吸收反应非常敏感，因此，在半干法脱硫系统中，温度的精确控制极其重要。

3 吸收塔温度控制工艺设计

为保证喷入吸收塔内的工艺水能适时适量，半干法脱硫装置水系统配置一台水泵、一台回水调节阀、一根喷枪。工作流程为：水泵将工艺水输送到喷枪中，后喷入吸收塔内。回水调节阀将多余的水回流至水箱内。喷入吸收塔内工艺水量=水泵出口水量-流经回水调节阀水量。因此，通过调节回水调节阀开度，就可以改变喷入吸收塔内水量大小，从而控制吸收塔内温度。工艺配置如图1。

图1

4 自动控制方案设计

4.1 仪表及信号设计

吸收塔温度控制系统中，需在吸收塔出口设置1个PT100温度计，用来监测喷水降温后的烟气温度。

吸收塔入口设置1个PT100温度计，用于监测吸收塔入口烟气的温度值，该温度数值用作与吸收塔出口温度进行比对，判断降温效果。

回水调节阀可接收DCS发送的4～20mA的模拟量开度调节信号，并返回4～20mA的阀位反馈信号。

4.2 DCS配置方案

吸收塔温度采用DCS控制系统实现自动控制。DCS控制器及网络采用冗余配置。上位机配置1台工程师站及操作员站，其中工程师站用于软件组态及软件的下装、发布，操作员站用于画面监控及操作。DCS控制系统配套吸收塔温度控制所需要的AI、AO、RTD、DI、DO卡件模块。

在吸收塔温度控制系统的DCS软件组态中，主要采用FBD功能块以及ST高级语言等编程语言，运用的编程功能块主要有电机控制块、PID控制功能块、手操器功能块等。DCS网络配置图如图2。

图2

4.3 控制系统软件设计

吸收塔温度采用闭环PID控制方式，吸收塔出口测量的温度信号作为PID反馈值输入；回水调节阀作为被控对象，接收PID模块的计算输出值，而回水调节阀开度反馈信号作为PID跟踪值输入。

DCS画面设计：吸收塔温度控制回路面板设置手动、自动开关按钮用于手自动控制切换。手动开关投入时，回水调节阀仅能手动操作，自动开关投入时，回水调节阀按照设定参数自动动作。

吸收塔温度控制回路调试时，应根据控制回路能够按快速响应，又不会出现超调和振荡的原则整定PID的比例、积分、微分参数。参数整定完成后，即可设定控制目标温度值。投入自动开关后，PID控制模块将会根据设定值与反馈值的偏差计算并输出调节阀的开度，随着调节阀的动作，吸收塔出口温度将往目标值趋近。吸收塔入口温度波动时，PID输出值将做出相对的变化，控制回路具有很好的跟随性。在自动模式下，全程无须人工干预。控制回路面板设计如图3。

图3

4.4 吸收塔出口烟气温度控制效果

吸收塔出口温度历史趋势曲线如图4。

图4

图4中横向坐标轴为时间跨度（24小时），纵向坐标为量程范围（0～100%），绿色曲线为吸收塔出口测量温度，红色曲线为吸收塔出口温度设定值。从画面上可以看出，吸收塔出口温度始终在设定值附近，最大偏差为3%左右。在吸收塔入口温度有波动的情况下，调节阀的开度跟随波动，保持吸收塔出口温度稳定在设定值附近。

5 结语

基于DCS系统的半干法脱硫吸收塔温度自动控制方案，简单有效，可实现吸收塔温度的高效、精准、平稳控制，并且可实现完全自动化运行，使脱硫效率稳定在高水平，保证了原烟气温度波动大等恶劣工况下半干法脱硫装置的经济可靠运行。