脱硫废水蒸发处理闭环控制系统研究文献综述

1. 文献综述（或调研报告）：

目前，环保形势严峻，其中烟气中的二氧化硫问题不可忽视。为了能更进一步提高烟气湿法脱硫废水蒸发处理工艺的效果，闭环控制环节不可或缺。闭环控制系统对机组的实时工况(如锅炉负荷水平、燃料或燃烧状况、烟气温度等)进行分析，能够为复杂的应用情况提供所需的高水平的控制，实现零水耗湿法烟气脱硫。

烟气脱硫（FGD）系统已在世界各地的燃煤电厂得到广泛应用。根据反应条件，FGD技术可分为三大类型，即湿法烟气脱硫（WFGD）、半干法烟气脱硫（SDFGD）和干法烟气脱硫（DFGD）。DFGD系统的投资和运行成本很高，脱硫效率相对较低。SDFGD的脱硫效率仍难以达到95％，其运行也不稳定。相比之下，WFGD系统更加成熟，具有更高的运行可靠性和脱硫效率。因此80％以上的现有发电厂采用WFGD来控制SO₂排放，去除效率高于99％。

湿法烟气脱硫（WFGD）是采用液体吸收剂在离子条件下的气液反应，进而去除烟气中的SO₂，系统所用设备简单，运行稳定可靠，脱硫效率高。陈新顺（2019）指出，目前湿法烟气脱硫有两种方法。一是采用吸收剂，可以不同角度地从电厂锅炉吸收二氧化硫，实现了电厂锅炉废气最彻底的脱硫。在这种脱硫中,通常使用的吸收剂大多数是高碱性物质，如废电石渣。使用这个物质，能够达到电厂锅炉尾气脱硫的目的。二是石灰石-石膏湿法,这个技术可以吸收废硫，提高脱硫效率，脱硫率可以完成至少91%，同时脱硫后的副产物可循环利用,提高废物的使用率，避免出现环境的二次污染。现在很多的电厂锅炉企业都在使用这个技术进行脱硫脱硝，采用石灰石-石膏湿法脱硫。这个方法也被业界认为是如今最成熟、最有效的技术。

然而，湿法烟气脱硫的耗水量大。为了解决湿法烟气脱硫的大量水耗，马双成（2016）介绍了脱硫废水蒸发冷却烟气的最新进展,指出脱硫废水蒸发技术是实现脱硫废水或其他高盐浓度废水零排放的重要途径，希望通过多学科研究，燃煤电厂脱硫废水蒸发处理技术将日趋成熟，并在不久的将来得到广泛应用。为了建立零水耗系统，熊英莹（2014）与蒋路漫（2019）提出了不同的见解。熊英莹建造了一个中试设备并用于研究多种烟气入口蒸汽浓度、循环泥浆温度、入口烟气温度以及不同脱硫剂的水耗，包括石灰石-石膏、镁、钠-碱。同时，首先发现了关键的操作参数，以便为所有研究的脱硫方法创建零耗水量（ZWC）系统，为工业应用提供了相当可靠的指导。蒋路漫通过脱硫废水水质特性分析，集成预处理、深度处理、预浓缩和蒸发结晶模块建立了脱硫废水零排放工艺，并进行了每天25 m³的中试试验。结果表明：该工艺各模块可优势互补，高效稳定运行，实现脱硫废水零排放。

在湿法烟气脱硫中，有一个不可或缺的闭环控制环节。闭环控制指作为被控的输出以一定方式返回到作为控制的输入端，并对输入端施加控制影响的一种控制关系，是带有反馈信息的系统控制方式。当操作者启动系统后，通过系统运行将控制信息输向受控对象，并将受控对象的状态信息反馈到输入中，以修正操作过程，使系统的输出符合预期要求。其原理是：当受控客体受干扰的影响，其实现状态与期望状态出现偏差时，控制主体将根据这种偏差发出新的指令，以纠正偏差，抵消干扰的作用。在闭环控制中，由于控制主体能根据反馈信息发现和纠正受控客体运行的偏差，所以有较强的抗干扰能力，能进行有效的控制，从而保证预定目标的实现。管理中所实行的控制大多是闭环控制，所用的控制原理主要是反馈原理。如果我们把输入值用x表示，输出值用y表示，客体的功能用S表示，控制系统也即反馈系统的作用以R表示，偏差信息用△x表示，反馈因子或控制参数用R表示，则有

y=S(x △x)=S(x Ry)=Sx SRy

在闭环控制系统里，即使有干扰，也能通过自己的调节保持原来的状态。实施闭环控制的抗干扰能力来自于反馈作用。因为在组织形式上增设了一个反馈机构，能把造成偏离目标的原因以及一贯干扰的因素及时地反馈给控制者，使决策控制层做出正确的决策，随时修正目标。闭环控制的优点是充分发挥了反馈的重要作用，排除了难以预料或不确定的因素，使校正行动更准确，更有力。但它缺乏开环控制的那种预防性,在控制过程中造成不利的后果才采取纠正措施。

闭环控制在工业中有着多种应用，湿法烟气脱硫闭环控制系统就是其一。闭环控制首先需要做的是数值模拟以确定各种参数对脱硫工艺的影响。郑郝（2018）针对脱硫废水在烟道内的喷射过程,通过计算流体动力学(CFD)进行数值模拟，研究了烟气性质与操作参数对废水蒸发过程的影响。该模拟结果可以为废水烟道喷射技术的相关工程应用提供优化设计方案和运行指导。除此之外，应用闭环控制需要考虑脱硫工艺的特殊性。李涌泽（2014）通过对烟气脱硫工艺系统重要运行参数的研究，确定了脱硫塔出口温度及S0₂浓度两个重要的闭环控制回路并建立了模型框图，在模型框图的基础上分析了PID控制器及串级、前馈、反馈控制系统的结构和基本原理，并最终在PLC控制系统中实现。肖贤（2018）针对某电厂石灰石-石膏法湿法烟气脱硫工艺，提出脱硫率控制方案，在pH值恒定控制的基础上，以脱硫率为直接控制对象，设计了基于西门子PLC控制器的控制系统和基于WinCC的上位机界面。

未来，随着环保的重要性不断提升,脱硫技术已经成国家乃至世界重点关注的问题。对于湿法烟气脱硫,应该在工艺当中积极地使用包括闭环控制在内的自动化技术,只有这样才能够提升资源利用率,降低成本投入，促进电厂的可持续发展，最终让广大人民群众受益。

参考文献：