电气自动化在脱硫废水处理中的应用_黄小芳.pdf

化学工程与装备 2023 年 第 2 期 280 Chemical Engineering&Equipment 2023 年 2 月 电气自动化在脱硫废水处理中的应用 电气自动化在脱硫废水处理中的应用 黄小芳（盛发环保科技（厦门）有限公司，福建 厦门 361000）摘 要：摘 要：随着电子技术和网络技术的快速发展，电气自动化技术在脱硫废水处理领域凸显了重要性。脱硫废水蒸发结晶器电气自动化系统由风烟管及本体系统、废水输送系统、压缩空气系统、底部输灰系统和其他配套系统组成。电气自动化技术有利于保证脱硫废水系统的稳定，提高经济效益。关键词：关键词：电气自动化；脱硫废水；蒸发结晶器；压缩空气系统 近年来，随着燃煤电厂脱硫废水零排放技术的不断发展，已逐渐形成了以简单预处理+高温旁路烟道蒸发固化为基础的工艺路线1。在此工艺路线中电气自动化技术的应用尤为重要，有助于随时将蒸发结晶器隔离于主机系统外，并提高脱硫废水处理效率和脱硫废水系统的稳定性、降低劳动力成本和吨水能耗。1 电气自动化技术的概况和特点 1 电气自动化技术的概况和特点 1.1 电气自动化技术的概况 电气自动化技术是对电气设备完成监测、诊断和控制的技术。电气自动化技术在脱硫废水处理行业的应用中，首先体现在脱硫废水处理系统运行的自动化控制中，在保证水处理系统稳定运行的前提下，大大提高了生产效率，可以实现在监控多个设备运行情况的同时，对水量、水质的变化做出快速响应。1.2 电气自动化技术的特点 1.2.1 有利于提高设备的稳定运行 电气自动化技术的综合性功能体现在可以实现在线检测和诊断2。可以将系统中的每台电气设备都载入 DCS 系统中，并通过 DCS 系统对电气设备进行集中控制。当单一设备出现事故故障，可以通过 DCS 系统迅速将该设备从主机中隔离，从而保证主机稳定运行，减小故障覆盖程度。1.2.2 有利于提高经济效益 电气自动化技术集成化程度高，通过对电气设备的集成化控制，从而减少了电气控制设备的体积，节约空间，大大减少了电气控制设备的占地面积3。电气自动化技术在脱硫废水应用中，可以实现无人操作完成废水处理，降低了人力成本。通过对脱硫废水处理与锅炉主机负荷的联动控制，避免在脱硫废水处理中抽取过多热量，从而降低了脱硫废水吨水能耗，提高了经济效益。1.2.3 电气自动化技术的依赖性 电气自动化技术对电子和网络技术的发展具有一定的依赖性。在建立 DCS 系统时，需要将压力、温度等传感器信号和控制器信号利用电子和网络技术展现在 DCS 操作系统中。2 电气自动化技术在脱硫废水处理领域的应用实践 2 电气自动化技术在脱硫废水处理领域的应用实践 图 1 脱硫废水处理系统工艺流程图 图 1 脱硫废水处理系统工艺流程图 蒸发结晶器采取高温烟气与脱硫废水直接接触换热的方式实现废水的蒸发完全。其中高温烟气的来源取自空预器前端的 2%5%的烟气量，温度为 320350。为提高烟气与脱硫废水的蒸发效率，使脱硫废水迅速蒸发完全，实现固-液分离，将脱硫废水引入双流体喷枪中。双流体喷枪可以将脱硫废水雾化为平均粒径 30m50m 的液体颗粒。脱硫废水蒸发后的水分进入烟气中，可以进入脱硫塔内补充脱硫系统用水。脱硫废水蒸发后剩余的结晶盐与烟气中的粉煤灰在除尘器处排出。蒸发结晶器配置底部输灰系统也可以捕捉掉落的粉煤灰和结晶盐。高温旁路烟气蒸发系统设置远程IO 柜，DCS 卡件必须与原系统保持一致，信号接入集中控制室。蒸发结晶器控制分为远程控制和就地控制两种方式，提供给锅炉主机主 DCS 系统的硬接线干接点信号为开、关合闸反馈，故障反馈，电源消失反馈、远控方式，启动、停止指令。蒸发结晶器电气自动化系统由风烟管及本体系统、废水输送系统、压缩空气系统、底部输灰系统和其他配套系统组成。2.1 蒸发结晶器风烟管及本体系统 蒸发器风烟管道包括烟气进口电动插板门，蒸发器进口DOI:10.19566/35-1285/tq.2023.02.014 黄小芳：电气自动化在脱硫废水处理中的应用 281 电动调节阀（蝶阀），蒸发器出口电动挡板门，气密封烟气电动开关阀，排灰电动插板等，蒸发器本体包括蒸发器本体设备 1 套，桶体上配置温度传感器，料位计，测试杆，人孔门，喷枪等设备。目前由于季节和用电需求不同，电厂锅炉的负荷几乎每天都在变化。由于锅炉的负荷与电厂脱硫废水水量、炉膛出口烟气量存在正向相关关系，所以在蒸发结晶器实际运行中应该考虑锅炉负荷的影响。在 DCS 系统中将锅炉负荷以及蒸发结晶器入口蝶阀开度联动，按照锅炉负荷的变化来调节蝶阀开度。以某电厂 350MW 机组为例，通过调节蝶阀开度来改变抽取主机烟气量，从而联动锅炉的负荷，达到降低吨水能耗的效果。图 2 脱硫废水处理电气控制原理图 表 1 350MW 机组蒸发结晶器抽取烟气占比 图 2 脱硫废水处理电气控制原理图 表 1 350MW 机组蒸发结晶器抽取烟气占比 项目 单位 BMCR 75%BMCR 50%BMCR 蒸发器进口烟温 372 336 314 蒸发器出口烟温 140 140 140 单台炉抽取烟气量 Nm3/h 34605 30721 23070 单炉抽取烟气占比%3.64 4.33 4.36 单台炉雾化水量 m3/h 4 3 2 影响锅炉效率%0.145 0.171 0.173 在主控室出口烟道温度计设置报警信号，在出口烟道烟温超过 160和低于 135自动报警。出口烟温过高说明入口烟气量大，出口烟温过低说明入口烟气量小，应该联动调节蝶阀开度。蒸发结晶器进口配置电动插板门，出口配置出口电动挡板门，可以随时将蒸发结晶器与锅炉主机分割。蒸发结晶器可自行停机检修，不用受锅炉主机停机时间限制。2.2 蒸发结晶器废水输送和压缩空气系统 废水输送配套管路配备了手动阀、电动阀、电动调节阀、流量计和压力传感器。压缩空气配套管路配备了手动阀、电动阀、流量计、减压阀和压力传感器部分。保证脱硫废水蒸发效率的关键因素是脱硫废水雾化液滴的大小，通过控制蒸发结晶器喷枪水压和气压的方式来控制脱硫废水雾化液滴。在喷枪的进水侧和进气侧分别设置水压表和气压表，并连接主控 DCS 系统。蒸发结晶器按照水压=4.7bar、气压=4.8bar 设计，其中气压微大于水压，以控制废水输送水压和压缩空气气压的前提下，才能保证喷雾液滴的 D32 稳定在 48m，降低喷枪雾化效果及脱硫废水的蒸发时间。当脱硫废水水压波动时，保证气压微大于水压，并282 黄小芳：电气自动化在脱硫废水处理中的应用 查询表 2 来控制脱硫废水液滴粒径，从而保证液滴蒸发并提高蒸发效率。表 2 蒸发结晶器喷枪粒径与水压、气压的关系 表 2 蒸发结晶器喷枪粒径与水压、气压的关系 序号 水压 bar 气压 bar 水量 L/min 气量 Nm3/H 气水比 体积比 D32 m DMAX m 喷雾角度 1 4.0 4.1 16.67 100 100:1 52 120 40 2 4.7 4.8 16.67 120 120:1 48 115 40 3 5.0 5.2 16.67 130 130:1 45 108 40 4 3.3 3.6 8.33 120 240:1 40 102 40 5 4.6 5.3 8.33 175 350:1 30 95 40 6 2.4 3.0 4.17 120 480:1 30 95 40 2.3 蒸发结晶器底部输灰系统 蒸发结晶器底部输灰系统输送物料为粉煤灰，温度为150，堆积比重为 0.75t/m3。蒸发器结晶器料仓下设置 1个下料口，粉煤灰经仓泵输送系统进入机组渣仓。阀门设备采用 24V 双电控电磁阀，PLC 自动控制并预留 DCS 接口。蒸发结晶器内结晶盐和粉煤灰的混合灰渣到达料位计后，料位计产生信号关闭进料阀和排气阀门完成进料。压缩空气进入罐内使罐内的压力变大，促使灰渣输送。在灰渣输送完毕后，罐内的压力到达原设计压力后，由压力表进行检测并释放信号。罐体在压缩空气吹扫后按照信号关闭依次进气阀和出料阀，再打开进料阀实现蒸发结晶器的底部输灰功能。为方便检修，仓式泵安装手动插板阀。此阀正常工作时常开，检修时关闭。控制阀箱（总阀箱）的功能是操控系统完成自动化控制，包括手动减压阀、电磁阀、气动三联件、二位五通阀、截止阀、单向阀等。2.4 蒸发结晶器其他配套系统 蒸发结晶器还配置了浓水箱、浓水泵、空压机、前置过滤器、前置加药控制系统。其中浓水箱的有效容积应按照停留时间 1224h 设计，浓水泵的过流部分材质应选择 2507不锈钢，空压机应该匹配锅炉主机空压机余量来判断是否配备。前置过滤器和前置加药控制系统的作用是为了保证进入蒸发结晶器中废水的水质，防止水质中 SS 和钙离子含量过高堵塞喷枪。3 结 论 3 结 论 随着脱硫废水处理技术的不断完善，电气自动化技术在该技术领域的应用也愈发重要。电气自动化技术可以保证脱硫废水处理系统的负荷联动锅炉主机负荷、控制蒸发结晶器的水压气压比，达到降低吨水能耗提高经济效益的目的。电气自动化技术控制的电动插板门可以保证脱硫废水系统随时从锅炉主机系统隔离，并实施监测蒸发器的输灰系统，有利于保证设备的稳定运行。参考文献 参考文献 1 李鹏.脱硫废水的零排放处理技术应用J.电子技术,2022,51(06):224-225.2 孙莹莹.电气自动化技术在水处理中的应用J.河南科技,2021,40(04):150-152.3 季晓彬.电气自动化技术在污水处理过程中的应用J.皮革制作与环保科技,2020(24):36-39.4 魏俊岭,王剑栋.基于旁路烟道蒸发的脱硫废水零排放系统设计与应用J.电力科技与环保,2022,38(02):150-156.5 丛柏竹.火电厂化学水处理 DCS 系统应用研究J.石化技术,2015,22(09):218.