CN107096371A - 一种宽负荷调节的石灰石浆液供应系统及调节方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种宽负荷调节的石灰石浆液供应系统及调节方法，属于脱硫技术领域。所述石灰石浆液供应系统，包括：石灰石浆液箱，石灰石浆液箱的出口接石灰石浆液泵入口，石灰石浆液泵出口分别接石灰石浆液密度测量管路和石灰石浆液流量测量管路的入口，石灰石浆液密度测量管路的出口连接石灰石浆液箱的入口，石灰石浆液流量测量管路的出口连接脱硫吸收塔；石灰石浆液泵入口还接有工艺水管路；其中，所述石灰石浆液泵连接有变频器。本发明还涉及一种基于所述的宽负荷调节的石灰石浆液供应系统的调节方法。本发明解决了低SO2负荷工况下石灰石添加量不能实时跟随SO2负荷变化的问题，实现了脱硫系统pH值和SO2排放浓度的稳定控制。

Description

一种宽负荷调节的石灰石浆液供应系统及调节方法
技术领域
本发明涉及一种宽负荷调节的石灰石浆液供应系统及调节方法，属于脱硫技术领域。
背景技术
石灰石-石膏湿法脱硫技术是世界上应用范围最广、工艺技术最成熟的电站燃煤锅炉烟气脱硫技术，采用石灰石粉做为吸收剂。为便于控制石灰石添加量，通常将石灰石粉和水以一定的比例混合成石灰石浆液，并通过石灰石浆液供应系统向脱硫塔内添加石灰石。
现有的石灰石浆液供应系统一般采用变频泵的供浆方式，通过调节石灰石浆液的流量来控制石灰石添加量。由于石灰石浆液中石灰石的质量浓度约为30％。为减小石灰石浆液对输送管道的磨损，需将其流速控制3m/s以下；同时，为避免管道中浆液的沉积，需将其流速控制在1.5m/s以上。也就是说，石灰石浆液的流速应控制在1.5-3m/s的范围内，相应的，石灰石添加量的安全调节范围为50％-100％。
石灰石添加量是脱硫系统的重要控制参数，为保证脱硫系统的稳定运行，当脱硫塔的SO2负荷(即脱硫塔单位时间内脱除SO2的量)变化时，石灰石添加量应随之实时调节。SO2负荷是随着锅炉烟气量和燃煤硫份的变化而变化的，锅炉烟气量的变化幅度为40％-100％，燃煤硫份的变化幅度为50％-100％(甚至更大)，因此SO2负荷的变化幅度为20％-100％，远高于石灰石添加量的安全调节范围(50％-100％)。
现有的石灰石浆液供应系统采用单一的供浆泵变频调节方式，只能在SO2负荷大于50％时才能实现石灰石添加量的实时调节。因此，当SO2负荷的变化幅度为50％-100％时，现有石灰石浆液供应系统的石灰石添加量可以随着SO2负荷的变化而实时调节；当SO2负荷低于50％时，如果继续降低供浆泵的频率来供浆量，会导致管道中浆液的沉积，危及供浆系统安全运行。为避免管道中浆液的沉积，现有石灰石浆液供应系统采用频繁启停石灰石浆液泵的间断供浆方式，带来以下问题：(1)石灰石添加量不能再随着SO2负荷的变化而实时调节，导致脱硫系统的pH值变化幅度大，带来SO2浓度排放超标的风险。(2)石灰石浆液泵需频繁启停，降低了泵的使用寿命。(3)每次石灰石浆液泵停运后，为防止浆液在管道中沉积，都需要对供浆管道系统进行冲洗，消耗了大量工艺水。
近年来，国家对环境治理力度不断加大，电站燃煤锅炉烟气的SO2排放标准更是由100mg/m3提高到了35mg/m3，这就要求对脱硫系统的关键控制参数，包括pH值、石灰石添加量等进行精准调节。与此同时，燃煤电站的年利用小时数持续降低，脱硫系统的SO2负荷长期处于较低状态，现有的石灰石浆液供应系统已无法满足低SO2负荷工况下的超低浓度排放标准生产需求。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种宽负荷调节的石灰石浆液供应系统及调节方法，在低SO2负荷工况下，通过在石灰石浆液泵入口加入工艺水的方式，通过调节石灰石浆液的密度，从而实现石灰石添加量的实时调节。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种宽负荷调节的石灰石浆液供应系统，包括：石灰石浆液箱，石灰石浆液箱的出口接石灰石浆液泵入口，石灰石浆液泵出口分别接石灰石浆液密度测量管路和石灰石浆液流量测量管路的入口，石灰石浆液密度测量管路的出口连接石灰石浆液箱的入口，石灰石浆液流量测量管路的出口连接脱硫吸收塔；
石灰石浆液泵入口还接有可调节流量的工艺水管路；
其中，所述石灰石浆液泵连接有变频器。
进一步的，所述石灰石浆液密度测量管路上设有密度计。
进一步的，所述石灰石浆液流量测量管路上自其入口到出口依次设有电动浆液蝶阀和电磁流量计。
进一步的，所述工艺水管路自其入口到出口依次设有自力式调压阀、电动工艺水调节阀和电动工艺水蝶阀。
进一步的，所述工艺水管路上自力式调压阀和电动工艺水调节阀之间还设有压力表。
一种基于所述的宽负荷调节的石灰石浆液供应系统的调节方法，
当SO2负荷为50％-100％时，电动工艺水蝶阀关闭，石灰石浆液箱内的石灰石浆液经石灰石浆液泵升压后分为两路：一路经过密度计后返回石灰石浆液箱；另一路通过电动浆液蝶阀和电磁流量计后进入脱硫吸收塔；当石灰石添加量的目标值变化时，石灰石浆液的密度不变，通过变频器调节石灰石浆液泵的转速来调节石灰石浆液流量，从而调节实际的石灰石添加量与目标值相同，实现石灰石添加量随着SO2负荷的变化实时调节；
当SO2负荷低于50％时，锁定变频器的工作频率，保持石灰石浆液流量稳定在最低安全流量；当石灰石添加量的目标值变化时，石灰石浆液的流量不变，打开电动工艺水蝶阀，工艺水首先通过自力式调压阀稳定补水压力，并通过电动工艺水调节阀调节进入石灰石浆液泵入口的工艺水量，工艺水与石灰石浆液混合，降低了进入脱硫吸收塔的石灰石浆液密度，从而调节进入脱硫吸收塔的石灰石浆液密度，调节实际的石灰石添加量与目标值相同，实现石灰石添加量随着SO2负荷的变化实时调节。
本发明的有益效果为：
当SO2负荷的变化幅度为50％-100％时，本发明通过变频器调节石灰石浆液流量，从而调节石灰石添加量；当SO2负荷的变化幅度低于50％时，通过电动工艺水调节阀调节石灰石浆液密度，从而调节石灰石添加量。最终通过两种调节方式的切换，实现石灰石添加量随SO2负荷变化的的宽负荷实时调节。
本发明解决了低SO2负荷工况下石灰石添加量不能实时跟随SO2负荷变化的问题，实现了脱硫系统pH值和SO2排放浓度的稳定控制，对脱硫系统的稳定达标排放意义重大。另外，本发明可以在石灰石浆液泵连续运行的前提下实现低SO2负荷工况下的石灰石添加量实时调节，解决了石灰石浆液泵频繁启停的问题，提高了泵的使用寿命。
附图说明
图1为本发明所述宽负荷调节的石灰石浆液供应系统的结构示意图；
其中，1-石灰石浆液泵，2-变频器，3-密度计，4-电动浆液蝶阀，5-电磁流量计，6-电动工艺水蝶阀，7-电动工艺水调节阀，8-压力表，9-自力式调压阀，10-石灰石浆液箱。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，一种宽负荷调节的石灰石浆液供应系统，包括：石灰石浆液箱10，石灰石浆液箱10的出口接石灰石浆液泵1入口，石灰石浆液泵1出口分别接石灰石浆液密度测量管路和石灰石浆液流量测量管路的入口，石灰石浆液密度测量管路的出口连接石灰石浆液箱10的入口，石灰石浆液流量测量管路的出口连接脱硫吸收塔。所述石灰石浆液密度测量管路上设有密度计3。所述石灰石浆液流量测量管路上自其入口到出口依次设有电动浆液蝶阀4和电磁流量计5。
石灰石浆液泵1入口还接有工艺水管路；所述工艺水管路自其入口到出口依次设有自力式调压阀9、电动工艺水调节阀7和电动工艺水蝶阀6。
其中，所述石灰石浆液泵1连接有变频器2。
所述工艺水管路上自力式调压阀9和电动工艺水调节阀7之间还设有压力表8。
一种基于所述的宽负荷调节的石灰石浆液供应系统的调节方法，
当SO2负荷的变化幅度为50％-100％时，石灰石添加量的控制目标值(m，kg/h)随之线性的在50％-100％的范围内变化。此时：电动工艺水蝶阀6关闭，石灰石浆液箱内的石灰石浆液(含固量30％)通过石灰石浆液泵1升压后分为两路：一路经过密度计3后返回石灰石浆液箱，该管路用来测量石灰石浆液的密度(ρ，kg/m3)；另一路通过电动浆液蝶阀4和电磁流量计5后进入脱硫吸收塔，该管路用来测量石灰石浆液的流量(q，m3/h)。通过算式1.56×q×(ρ-1000)可以计算出实际的石灰石添加量。当石灰石添加量的控制目标值(m)变化时，石灰石浆液的密度(ρ)不变，通过变频器2调节石灰石浆液泵的转速来调节石灰石浆液流量(q)，从而调节实际的石灰石添加量与目标值相同，最终实现石灰石添加量随着SO2负荷的变化实时调节。
当SO2负荷的变化幅度低于50％时，石灰石添加量的控制目标值(m)随之线性的在低于50％的范围内变化。此时：锁定变频器2的工作频率，保持石灰石浆液流量(q)稳定在最低安全流量，打开电动工艺水蝶阀6，工艺水首先通过自力式调压阀9稳定补水压力，并通过电动工艺水调节阀7调节进入石灰石浆液泵1入口管道的工艺水量，工艺水与石灰石浆液混合后，降低了进入吸收塔的石灰石浆液密度(ρ)。通过算式1.56×q×(ρ-1000)可以计算出实际的石灰石添加量。当石灰石添加量的控制目标值(m)变化时，石灰石浆液的流量(q)不变，通过调整电动工艺水调节阀7来调节进入吸收塔的石灰石浆液密度(ρ)，从而调节实际的石灰石添加量与目标值相同，最终实现石灰石添加量随着SO2负荷的变化实时调节。
综上所述，当SO2负荷的变化幅度为50％-100％时，通过变频器2调节石灰石浆液流量(q)，从而调节石灰石添加量；当SO2负荷的变化幅度低于50％时，通过电动工艺水调节阀7调节石灰石浆液密度(ρ)，从而调节石灰石添加量。最终通过两种调节方式的切换，实现石灰石添加量随SO2负荷变化的的全负荷实时调节。
本发明解决了低SO2负荷工况下石灰石添加量不能实时跟随SO2负荷变化的问题，实现了脱硫系统pH值和SO2排放浓度的稳定控制，对脱硫系统的稳定达标排放意义重大。
本发明可以在石灰石浆液泵连续运行的前提下实现低SO2负荷工况下的石灰石添加量实时调节，解决了石灰石浆液泵频繁启停的问题，提高了泵的使用寿命。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种宽负荷调节的石灰石浆液供应系统，其特征在于，包括：石灰石浆液箱(10)，石灰石浆液箱(10)的出口接石灰石浆液泵(1)入口，石灰石浆液泵(1)出口分别接石灰石浆液密度测量管路和石灰石浆液流量测量管路的入口，石灰石浆液密度测量管路的出口连接石灰石浆液箱(10)的入口，石灰石浆液流量测量管路的出口连接脱硫吸收塔；
石灰石浆液泵(1)入口还接有工艺水管路；
其中，所述石灰石浆液泵(1)连接有变频器(2)。
2.根据权利要求1所述的宽负荷调节的石灰石浆液供应系统，其特征在于，所述石灰石浆液密度测量管路上设有密度计(3)。
3.根据权利要求1所述的宽负荷调节的石灰石浆液供应系统，其特征在于，所述石灰石浆液流量测量管路上自其入口到出口依次设有电动浆液蝶阀(4)和电磁流量计(5)。
4.根据权利要求1所述的宽负荷调节的石灰石浆液供应系统，其特征在于，所述工艺水管路自其入口到出口依次设有自力式调压阀(9)、电动工艺水调节阀(7)和电动工艺水蝶阀(6)。
5.根据权利要求4所述的宽负荷调节的石灰石浆液供应系统，其特征在于，所述工艺水管路上自力式调压阀(9)和电动工艺水调节阀(7)之间还设有压力表(8)。
6.一种基于权利要求1～5任一项所述的宽负荷调节的石灰石浆液供应系统的调节方法，其特征在于，
当SO2负荷为50％-100％时，电动工艺水蝶阀(6)关闭，石灰石浆液箱内的石灰石浆液经石灰石浆液泵(1)升压后分为两路：一路经过密度计(3)后返回石灰石浆液箱；另一路通过电动浆液蝶阀(4)和电磁流量计(5)后进入脱硫吸收塔；当石灰石添加量的目标值变化时，石灰石浆液的密度不变，通过变频器(2)调节石灰石浆液泵(1)的转速来调节石灰石浆液流量，从而调节实际的石灰石添加量与目标值相同，实现石灰石添加量随着SO2负荷的变化实时调节；
当SO2负荷低于50％时，锁定变频器(2)的工作频率，保持石灰石浆液流量稳定在最低安全流量；当石灰石添加量的目标值变化时，石灰石浆液的流量不变，打开电动工艺水蝶阀(6)，工艺水首先通过自力式调压阀(9)稳定补水压力，并通过电动工艺水调节阀(7)调节进入石灰石浆液泵(1)入口的工艺水量，工艺水与石灰石浆液混合，降低了进入脱硫吸收塔的石灰石浆液密度，从而调节进入脱硫吸收塔的石灰石浆液密度，调节实际的石灰石添加量与目标值相同，实现石灰石添加量随着SO2负荷的变化实时调节。
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