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循环流化床干法烟气脱硫（C F B F G D）技术是一种脱硫与除尘一体化技术，在国内得到广泛的应用，市场占有率在干法脱硫中占据第一。在新的超低排放要求下，SO 2排放从传统的2 0 0/10 0 mg/ N m 3降至3 5 m g / N m 3，粉尘从传统的2 0 mg/ N m 3降至10 mg/ N m 3甚至5 mg/ Nm3，并且要求持续满足，难度明显增加，对操作及控制提出更高要求。

1 工艺简介

循环流化床干法烟气脱硫装置是以循环流化床原理为基础，包括循环流化床吸收塔、布袋除尘器、吸收剂制备、物料循环、吸附剂加入等系统。该技术工艺流程如图1所示。

从锅炉空预器出口的高温原烟气，经烟道从底部进入吸收塔进行反应净化，净化后的含尘烟气从吸收塔顶部侧向排出，然后转入布袋除尘器进行气固分离。经除尘器捕集下来的固体颗粒，通过除尘器灰斗下的脱硫灰再循环系统，返回吸收塔，灰中的剩余吸收剂继续参加反应，如此循环。反应后的脱硫副产物排至脱硫副产物仓，再通过罐车或二级输送设备外排。经脱硫布袋除尘器净化后的烟气经引风机排往烟囱。

2 主要控制回路及其优化

循环流化床干法烟气脱硫装置主要控制回路有烟气量控制回路、床层压降控制回路、布袋压差控制回路、温度控制回路、SO2排放浓度控制回路。

2.1 烟气量控制回路

循环流化床干法烟气脱硫技术核心是流化床技术，利用反应塔入口的文丘里装置加速烟气，使塔内包含脱硫吸收剂如消石灰的物料颗粒形成流化状态，与烟气中的污染物如SO2充分接触，在喷入雾化水的情况下二者产生反应，反应形成脱硫产物硫酸钙或亚硫酸钙。保持稳定的烟气流量是确保塔内流化床良好工作状态的前提，是保证脱硫高效率的前提。在工程上，采用一个烟气调节挡板，把出口的烟气返回塔入口，补充不足的部分烟气。

2.1.1 调节及存在的问题

传统上采用PID调节器来控制调节挡板，即把出口的烟气流量作为控制目标，其与设定的烟气量的偏差作为控制变量，偏差越大，则挡板的开度就越大。当烟气量变化较为平缓时，该控制有效，当锅炉负荷变化较快，比如调峰机组，该PI D调节器就经常因为过调造成锅炉炉膛压力变化太大，从而影响主机运行，严重时甚至造成炉膛灭火事故。为避免对主机运行的影响，很多用户把该控制回路切为手动控制，然而这样就降低了干法烟气脱硫装置的性能，无法满足高脱硫率的要求，超低排放就很难实现。

2.1.2 优化措施

首先在仪表检测方面，引入关联数据综合判断，避免干扰。烟气流量的测量一般采用超声波流量计进行测量，在某些情况下超声波流量计易受噪音或震动的干扰，输出突变，造成烟气量PI D调节器超调或切除自动。为避免这种故障发生，在实际工程中采用与锅炉负荷、引风机电流等联锁，当输出急剧突变时，同步检查锅炉负荷、引风机电流的变化速率，不匹配时即判定超声波流量计工作异常，从而避免烟气量控制回路误动作。

其次在控制上，引入炉膛负压，作为保护目标，当炉膛负压的变化范围超过要求的数值时，停止烟气量PI D控制回路的动作，即炉膛负压作为一个缓冲器，减缓调节器的调节速率。

通过以上措施，即避免了仪表的干扰，又最大限度不影响主机的运行，同时能够满足脱硫控制要求，烟气量控制调节回路可见在锅炉负荷急剧变化情况下，通过调节烟气再循环挡板开度，可以保证布袋出口的烟气量基本上稳定。

2.2 床层压降控制回路

保持一定的塔内床层压降即维持塔内一定的颗粒浓度，可以保证烟气中的污染物被颗粒中的吸收剂反应吸收。压降不能太低，否则影响脱硫效率；太高则徒增引风机阻力，能耗增加。一般情况下按工艺要求控制在一定数值内维持恒定即可。床层压降的调节是通过调整布袋灰斗下流量调节阀的下灰量来实现的，由于布袋灰斗一般不止一个，因此涉及多个灰斗下灰量协调控制。

2.2.1 常规调节及存在的问题

传统控制一般通过PI D调节器+异常人工干预来实现。由于灰斗流化分布不均匀、灰压不同及下灰调节阀参数不一致等原因，在下灰调节阀同样开度的情况下，仍然会出现灰位不一致情况，严重时造成个别灰斗低低料位报警，这时就需要人工介入，把对应的阀门切出自动控制，关小甚至关闭阀门。在这个过程中经常造成床层压降的波动，从而影响脱硫效率。同时在机组较大，灰斗较多时（4～8个/套），操作人员需要随时关注多个灰斗料位情况，操作难度增加。

2.2.2 优化措施

首先在灰位检测上解决灰斗料位无法连续监测的难题。布袋除尘器灰斗因温度、介质介电常数、安装位置限制以及灰处于流化状态等因素造成灰位连续监测较为困难。无论是射频导纳料位计、雷达料位计还是核子料位计测量效果都不甚理想。为此，福建龙净环保公司自主研制的灰位状态连续测量装置，由智能料位检测开关、智能压力传感器、反吹装置、手动取样孔等设备组成，整套灰位连续测量报警装置能够反馈灰斗灰位实时状态，并能够输出4～2 0 m A信号和2组料位报警开关量信号。

在控制上，采用床层压降和灰斗灰位自平衡相结合的协调控制技术，能够实现多个灰斗料位的平衡，避免因个别灰斗料位太低无出料造成床层激烈波动的状况。多灰斗灰位平衡协调控制技术是以灰位连续测量为基础，统筹多个灰斗料位分布情况，确定其中值，通过各灰斗料位与中值之间的偏差，根据料位越高则开度越大，料位越低则开度越小的原则，计算得到对应排灰流量调节阀开度大小。采用这种办法则床层压降围绕设定值波动极小，控制效果好。且在协同控制床层压降的同时，各灰斗料位也实现自动平衡，避免以往操作员频繁手动操作、调整，实现了床层调节和灰斗灰位控制的智能化。

2.3 布袋压差控制回路

布袋压差必须控制在合适的值，太高，则引风机阻力增加，能耗增加，太低，则需要频繁的喷吹，耗气的同时也造成滤袋寿命减少，还有可能破坏滤袋的粉饼层，造成粉尘出口排放提高。一般工艺要求控制在1.2～1.4kPa。

2.3.1 存在的问题

传统布袋压差的控制采用档位控制，即根据实际布袋压差数值与设定的压差值比较，确定布袋喷吹的时间档位。由于喷吹风机数量和容量的限制，档位设置的级数不能多（一般仅设置慢、中、快3档），控制的精度较粗，实际布袋压差值不是在低位（喷吹太频繁），就是在高位（喷吹不足），控制的效果不理想。

2.3.2 优化措施

为了更为精确地控制布袋压差在设定值附近，采用无极调速的模式，即在每一个喷吹周期对当前的布袋压差与设定值进行一次比较，高于设定值，则相应减少喷吹时间；否则就增加喷吹时间。同时与喷吹风机联动，仅当喷吹压力满足要求时才开始喷吹，保证喷吹效果。

经过此优化后，与原档位控制比较，在相同工况下，维持同样的布袋压差，喷吹次数可减少10%以上，目标值与设定值接近，实现了在较少喷吹次数的情况下，维持布袋压差在设定值附近的目的。减少了能耗，同时较好地保留了滤袋的滤饼层，保证了出口粉尘的超低排放。

2.4 温度控制回路

为了使吸收剂消石灰和烟气中污染物如SO2实现反应，需要向反应塔内喷入高压雾化水，控制塔出口的温度亦即控制喷入的水量。循环流化床干法烟气脱硫工艺一般控制此温度约70℃左右。

2.4.1 存在的问题

传统上温度控制调节采用PI D调节，反应塔出口的温度作为控制目标，与设定值比较，差值大时喷入更多的水，否则相反。由于负荷或烟气量的变化，入口的温度在变化，尤其是在低负荷时，入口烟温较高负荷时下降较多，会造成喷入的水量急剧减少，而塔内部的颗粒总量基本不变，颗粒表面湿润度不足，吸收剂与SO2的反应速率大幅下降，表现为整套装置在高负荷时效率很高，在低负荷时反而效率很低。为了满足出口超低排放的要求，操作人员不得不大幅增加脱硫吸收剂喂入，从而使吸收剂耗量急剧增加，最终有可能造成吸收剂仓中的消石灰耗尽引起脱硫停运。

2.4.2 解决措施

鉴于温度对于脱硫效率影响非常明显，因此在工程上采用烟气湿度仪，安装在装置出口，监测烟气中水份的变化。如果在低负荷情况下，因为喷水不足造成烟气中湿度降低，则可以适当提高喷水量亦即适当降低塔出口温度，实际上以≤1.5℃为宜。这种措施适合短时低负荷工况。

如果长时间或频繁在低负荷运行，在工程上另一种措施就是适当提高入口烟气温度，比如引入空预器前的高温烟气与入口烟气混合，提高入口烟温。

2.5 SO2排放浓度控制回路

SO2排放浓度控制回路是一个前馈+反馈的PI D调节控制器。入口烟气流量与入口SO2浓度的乘积（即入口SO2总量）作为前馈，出口SO2浓度作为反馈信号。这种调节控制方式可以体现入口SO2浓度变化（煤种）、负荷变化（烟气流量），同时当出口SO2浓度超标时可以修正吸收剂的喂入量。

2.5.1 存在的问题

由于环保排放要求的提高，SO 2排放浓度控制从以往的400mg/Nm3一直下降至目前超低排放要求的35mg/Nm3，出口浓度的反馈调节控制变得很弱，相当于近零排放（出口SO2排放浓度接近零），所以在超低排放要求下全靠前馈控制调节。为了维持出口SO2排放浓度的超低排放，操作人员一般采用吸收剂过量喂入的办法，即时刻保持塔内吸收剂相对于入口SO2的过量，来实现超高的脱除效率。在负荷较为稳定的工况下，这种办法还较为有效，但当负荷变化较为频繁或激烈时，经常发生出口排放的超标现象。

另外一个问题就是前面讲到的入口烟温变化造成的喷入水量的变化，这个影响更为显著。负荷降低意味着入口烟温降低，包括启炉阶段（环保部门一般要求这个阶段烟囱排放也得达标），因此如何在入口烟温较低的工况下保持出口的超低排放，是个较难解决的难题。

2.5.2 解决措施探讨

对PID调节器的优化：保留入口SO2浓度与入口烟气流量乘积作为PID的前馈（因布置原因无法安装烟气流量仪时可单独采用入口SO2浓度作为前馈），反馈值采用级数调节，比如设置5档，根据出口SO2浓度与设定值比如30mg/Nm3（一般设置此值比目标值低些）插值选择级数，插值越大，吸收剂的下料量就越大，反之则减小。该改进可确保PID调节器对入口和出口的SO2浓度变化保持高度的敏感性，确保实现出口SO2持续超低排放。

3 结论

循环流化床干法烟气脱硫装置中的烟气量控制回路、床层压降控制回路、温度控制回路和SO2排放浓度控制回路在运行中是相互关联的，烟气量控制回路是基础，也就是说只有这个回路投入自动，其余回路才能够投入自动运行，否则容易引起踏床等事故。

床层压降控制回路、温度控制回路是SO2排放浓度控制回路的基础，只有床层压降控制回路、温度控制回路投入自动运行，SO2排放浓度控制回路的自动运行才有可能。

鉴于循环流化床干法烟气脱硫工艺不仅应用于燃煤电厂，同时在烧结球团、玻璃、工业锅炉等众多行业应用广泛，而众多中小锅炉的控制水平参差不齐，因此在当前超净排放要求下，在控制系统方面的改进与优化非常重要。