锅炉二氧化硫控制系统

《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）已于2012年1月1日起正式实施， 根据该标准，自2014年7月1日起，新疆美克化工股份有限公司热电厂一期锅炉烟气排放将执行下列指标：

SO2≤200 mg/Nm3 ；氮氧化物（以NO2计）≤200 mg/Nm3  ； 烟尘≤30 mg/Nm3。

热电一期锅炉为FGD循环流化床锅炉，型号 YG—130/9.8—MQ，配置3台（2开1备）。烟气除尘系统采用四级电力除尘，烟气脱硫采用石灰石炉内脱硫。石灰石经三台变频给料机调节给料量后依靠罗茨风机气力输送至每台锅炉的3#给煤机下料管，与3#给煤机的燃煤一起进入锅炉。烟气的SO2检测点设于烟囱的中下部离地坪面约35ｍ位置，3台锅炉共用一个检测点，操作人员根据测量数据和各台石灰石给料机变频大小，手动调节石灰石加入量。SO2运行数据如图1所示，

 

图1 SO2运行数据

可看出烟气SO2波动较大。

1烟气SO2含量波动的原因

（1）燃煤硫含量波动的影响。

锅炉原设计煤种主体为金川煤，空干基硫（Sad%）为0.5~1.0，。因多方面的因素，目前进煤渠道变化较大，渠道有托克逊煤矿、金川煤矿及联合矿业三家，其中托克逊煤占进煤量的70%以上。根据统计分析数据，托克逊煤的固定碳在50%以上，挥发分为34%，相对金川煤高；灰分量为14%左右，比金川煤（30%）小；但其硫含量为0.8%~1.8%，比其他煤种高。在脱硫调节手段不能及时跟进的情况下，煤种燃料煤硫含量的波动，对烟气SO2浓度的波动有着直接的影响。2013年9月采样的燃料煤硫含量分析统计如图2所示。

 

 

图2燃料煤硫含量分析统计

 

 

（2）石灰石质量的影响。

作为脱硫剂的石灰石，其有效组分为氧化钙，工艺控制指标为W%≥52.0，2013年10月的检测数据表明，该指标的合格率仅为1/27（见图3）。其次，石灰石的粒度对脱硫效率也有一定的影响（2013年9月的公司质量报表显示，石灰石粒度的合格率为0%），在相同条件下，同等质量的低粒度石灰石的接触面积大，反应速度快，但在炉内的停留时间短，相当一部分氧化钙尚未来得及参与脱硫反应即被带出炉膛（目前应用较为广泛的半干法脱硫工艺，其特点就是进一步充分利用这部分氧化钙进行二次脱硫）。

 

图3石灰石氧化钙组分分析统计

（3）检测点不合理，不能提供实时调节的依据。

目前，一期锅炉烟气的检测点只有一个，位于烟囱下部离地坪面约35ｍ，离锅炉较远，主要用于对总排烟气的监测。由于距离锅炉比较远，该数据作为石灰石进料的调节信号显得比较滞后，这是烟气SO2浓度波动大的一个主要原因。

另一方面，锅炉一般都是两台同时运行，当监测到SO2超标时，操作人员无法辨识究竟是哪台锅炉的SO2超标，因而采取同时加大两台锅炉石灰石进料量的办法以控制烟气的SO2，，此法虽然有效，但会造成石灰石消耗量的增加。

（4）石灰石断料时无监控手段。

当空气湿度大时，石灰石给料仓落料管容易发生粘结堵管现象而造成石灰石断料，由于没有监控手段，操作人员不能及时发现断料，调节给料机变频毫无用处。一般情况下，断料将导致烟气的SO2浓度急剧升高。

2 SO2优化控制系统

鉴于以上原因，针对现场存在的缺陷，提出一种SO2优化控制系统，以实现石灰石消耗量低、工人劳动强度小、锅炉烟气SO2含量精准控制、锅炉系统运行稳定的目的。

 图4SO2优化控制系统

1、SO2优化控制系统结构如图4所示。变频旋转给料机安装在石灰石料仓的出口、石灰石输送泵的进口，调节石灰石加入量的多少。石灰石输送泵出口管线上安装石灰石流量计，计量石灰石的瞬时流量和累积流量。SO2在线分析仪安装在锅炉引风机出口，排烟烟囱之前，在线监测锅炉烟气中的SO2含量。变频旋转给料机、石灰石流量计、SO2在线分析仪三者形成一个控制回路，根据预先设定的SO2含量及控制程序，调节单台锅炉的石灰石给料机变频，控制单台锅炉的石灰石量用量，从而实现锅炉烟气SO2含量的自动控制，如图5所示。

 

 

图5SO2含量的自动控制原理

 

经过半个月的试验，烟气二氧化硫监测数据如图6所示。

表2

 

 

 

 

 

3结语

经过试验，由于锅炉燃烧滞后等原因，系统不能特别及时准确地控制烟气SO2的排放参数，但基本能满足二氧化硫小于200 mg/Nm3的环保排放要求。