脫硫廢水處理中電氣自動化的應用

近年來，隨著燃煤電廠脫硫廢水零排放技術的不斷發(fā)展，已逐漸形成了以簡單預處理+高溫旁路煙道蒸發(fā)固化為基礎的工藝路線。在此工藝路線中電氣自動化技術的應用尤為重要，有助于隨時將蒸發(fā)結(jié)晶器隔離于主機系統(tǒng)外，并提高脫硫廢水處理效率和脫硫廢水系統(tǒng)的穩(wěn)定性、降低勞動力成本和噸水能耗。

1、電氣自動化技術的概況和特點

1.1 電氣自動化技術的概況

電氣自動化技術是對電氣設備完成監(jiān)測、診斷和控制的技術。電氣自動化技術在脫硫廢水處理行業(yè)的應用中，首先體現(xiàn)在脫硫廢水處理系統(tǒng)運行的自動化控制中，在保證水處理系統(tǒng)穩(wěn)定運行的前提下，大大提高了生產(chǎn)效率，可以實現(xiàn)在監(jiān)控多個設備運行情況的同時，對水量、水質(zhì)的變化做出快速響應。

1.2 電氣自動化技術的特點

1.2.1 有利于提高設備的穩(wěn)定運行

電氣自動化技術的綜合性功能體現(xiàn)在可以實現(xiàn)在線檢測和診斷?？梢詫⑾到y(tǒng)中的每臺電氣設備都載入DCS系統(tǒng)中，并通過DCS系統(tǒng)對電氣設備進行集中控制。當單一設備出現(xiàn)事故故障，可以通過DCS系統(tǒng)迅速將該設備從主機中隔離，從而保證主機穩(wěn)定運行，減小故障覆蓋程度。

1.2.2 有利于提高經(jīng)濟效益

電氣自動化技術集成化程度高，通過對電氣設備的集成化控制，從而減少了電氣控制設備的體積，節(jié)約空間，大大減少了電氣控制設備的占地面積。電氣自動化技術在脫硫廢水應用中，可以實現(xiàn)無人操作完成廢水處理，降低了人力成本。通過對脫硫廢水處理與鍋爐主機負荷的聯(lián)動控制，避免在脫硫廢水處理中抽取過多熱量，從而降低了脫硫廢水噸水能耗，提高了經(jīng)濟效益。

1.2.3 電氣自動化技術的依賴性

電氣自動化技術對電子和網(wǎng)絡技術的發(fā)展具有一定的依賴性。在建立DCS系統(tǒng)時，需要將壓力、溫度等傳感器信號和控制器信號利用電子和網(wǎng)絡技術展現(xiàn)在DCS操作系統(tǒng)中。

2、電氣自動化技術在脫硫廢水處理領域的應用實踐

蒸發(fā)結(jié)晶器采取高溫煙氣與脫硫廢水直接接觸換熱的方式實現(xiàn)廢水的蒸發(fā)完全。其中高溫煙氣的來源取自空預器前端的2%~5%的煙氣量，溫度為320℃~350℃。為提高煙氣與脫硫廢水的蒸發(fā)效率，使脫硫廢水迅速蒸發(fā)完全，實現(xiàn)固-液分離，將脫硫廢水引入雙流體噴槍中。雙流體噴槍可以將脫硫廢水霧化為平均粒徑30um~50um的液體顆粒。脫硫廢水蒸發(fā)后的水分進入煙氣中，可以進入脫硫塔內(nèi)補充脫硫系統(tǒng)用水。脫硫廢水蒸發(fā)后剩余的結(jié)晶鹽與煙氣中的粉煤灰在除塵器處排出。

蒸發(fā)結(jié)晶器配置底部輸灰系統(tǒng)也可以捕捉掉落的粉煤灰和結(jié)晶鹽。高溫旁路煙氣蒸發(fā)系統(tǒng)設置遠程IO柜，DCS卡件必須與原系統(tǒng)保持一致，信號接入集中控制室。蒸發(fā)結(jié)晶器控制分為遠程控制和就地控制兩種方式，提供給鍋爐主機主DCS系統(tǒng)的硬接線干接點信號為開、關合閘反饋，故障反饋，電源消失反饋、遠控方式，啟動、停止指令。蒸發(fā)結(jié)晶器電氣自動化系統(tǒng)由風煙管及本體系統(tǒng)、廢水輸送系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、底部輸灰系統(tǒng)和其他配套系統(tǒng)組成。

2.1 蒸發(fā)結(jié)晶器風煙管及本體系統(tǒng)

蒸發(fā)器風煙管道包括煙氣進口電動插板門，蒸發(fā)器進口電動調(diào)節(jié)閥（蝶閥），蒸發(fā)器出口電動擋板門，氣密封煙氣電動開關閥，排灰電動插板等，蒸發(fā)器本體包括蒸發(fā)器本體設備1套，桶體上配置溫度傳感器，料位計，測試桿，人孔門，噴槍等設備。

目前由于季節(jié)和用電需求不同，電廠鍋爐的負荷幾乎每天都在變化。由于鍋爐的負荷與電廠脫硫廢水水量、爐膛出口煙氣量存在正向相關關系，所以在蒸發(fā)結(jié)晶器實際運行中應該考慮鍋爐負荷的影響。在DCS系統(tǒng)中將鍋爐負荷以及蒸發(fā)結(jié)晶器入口蝶閥開度聯(lián)動，按照鍋爐負荷的變化來調(diào)節(jié)蝶閥開度。以某電廠350MW機組為例，通過調(diào)節(jié)蝶閥開度來改變抽取主機煙氣量，從而聯(lián)動鍋爐的負荷，達到降低噸水能耗的效果。

在主控室出口煙道溫度計設置報警信號，在出口煙道煙溫超過160℃和低于135℃自動報警。出口煙溫過高說明入口煙氣量大，出口煙溫過低說明入口煙氣量小，應該聯(lián)動調(diào)節(jié)蝶閥開度。蒸發(fā)結(jié)晶器進口配置電動插板門，出口配置出口電動擋板門，可以隨時將蒸發(fā)結(jié)晶器與鍋爐主機分割。蒸發(fā)結(jié)晶器可自行停機檢修，不用受鍋爐主機停機時間限制。

2.2 蒸發(fā)結(jié)晶器廢水輸送和壓縮空氣系統(tǒng)

廢水輸送配套管路配備了手動閥、電動閥、電動調(diào)節(jié)閥、流量計和壓力傳感器。壓縮空氣配套管路配備了手動閥、電動閥、流量計、減壓閥和壓力傳感器部分。

保證脫硫廢水蒸發(fā)效率的關鍵因素是脫硫廢水霧化液滴的大小，通過控制蒸發(fā)結(jié)晶器噴槍水壓和氣壓的方式來控制脫硫廢水霧化液滴。在噴槍的進水側(cè)和進氣側(cè)分別設置水壓表和氣壓表，并連接主控DCS系統(tǒng)。蒸發(fā)結(jié)晶器按照水壓=4.7bar、氣壓=4.8bar設計，其中氣壓微大于水壓，以控制廢水輸送水壓和壓縮空氣氣壓的前提下，才能保證噴霧液滴的D32穩(wěn)定在48μm，降低噴槍霧化效果及脫硫廢水的蒸發(fā)時間。當脫硫廢水水壓波動時，保證氣壓微大于水壓，并查詢表2來控制脫硫廢水液滴粒徑，從而保證液滴蒸發(fā)并提高蒸發(fā)效率。

2.3 蒸發(fā)結(jié)晶器底部輸灰系統(tǒng)

蒸發(fā)結(jié)晶器底部輸灰系統(tǒng)輸送物料為粉煤灰，溫度為150℃，堆積比重為0.75t/m3。蒸發(fā)器結(jié)晶器料倉下設置1個下料口，粉煤灰經(jīng)倉泵輸送系統(tǒng)進入機組渣倉。閥門設備采用24V雙電控電磁閥，PLC自動控制并預留DCS接口。

蒸發(fā)結(jié)晶器內(nèi)結(jié)晶鹽和粉煤灰的混合灰渣到達料位計后，料位計產(chǎn)生信號關閉進料閥和排氣閥門完成進料。壓縮空氣進入罐內(nèi)使罐內(nèi)的壓力變大，促使灰渣輸送。在灰渣輸送完畢后，罐內(nèi)的壓力到達原設計壓力后，由壓力表進行檢測并釋放信號。罐體在壓縮空氣吹掃后按照信號關閉依次進氣閥和出料閥，再打開進料閥實現(xiàn)蒸發(fā)結(jié)晶器的底部輸灰功能。

為方便檢修，倉式泵安裝手動插板閥。此閥正常工作時常開，檢修時關閉。控制閥箱（總閥箱）的功能是操控系統(tǒng)完成自動化控制，包括手動減壓閥、電磁閥、氣動三聯(lián)件、二位五通閥、截止閥、單向閥等。

2.4 蒸發(fā)結(jié)晶器其他配套系統(tǒng)

蒸發(fā)結(jié)晶器還配置了濃水箱、濃水泵、空壓機、前置過濾器、前置加藥控制系統(tǒng)。其中濃水箱的有效容積應按照停留時間12~24h設計，濃水泵的過流部分材質(zhì)應選擇2507不銹鋼，空壓機應該匹配鍋爐主機空壓機余量來判斷是否配備。前置過濾器和前置加藥控制系統(tǒng)的作用是為了保證進入蒸發(fā)結(jié)晶器中廢水的水質(zhì)，防止水質(zhì)中SS和鈣離子含量過高堵塞噴槍。

3、結(jié)論

隨著脫硫廢水處理技術的不斷完善，電氣自動化技術在該技術領域的應用也愈發(fā)重要。電氣自動化技術可以保證脫硫廢水處理系統(tǒng)的負荷聯(lián)動鍋爐主機負荷、控制蒸發(fā)結(jié)晶器的水壓氣壓比，達到降低噸水能耗提高經(jīng)濟效益的目的。電氣自動化技術控制的電動插板門可以保證脫硫廢水系統(tǒng)隨時從鍋爐主機系統(tǒng)隔離，并實施監(jiān)測蒸發(fā)器的輸灰系統(tǒng)，有利于保證設備的穩(wěn)定運行。（來源：盛發(fā)環(huán)?？萍?/span>（廈門）有限公司）