煙氣脫硫工程的自控設(shè)計(jì)
一、前言
隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與國民環(huán)保意識(shí)的提高，人們對(duì)大氣質(zhì)量的要求越來越高。火力發(fā)電廠作為SO2的主要排放源之一，對(duì)燃煤鍋爐煙氣進(jìn)行脫硫勢(shì)在必行。
二、工藝特點(diǎn)
目前世界上采用最多的煙氣脫硫技術(shù)主要有三種，即干法脫硫、半干法脫硫和濕法脫硫,而濕法脫硫又以其脫硫效率高，運(yùn)行穩(wěn)定可靠及沒有二次污染而獨(dú)占鰲頭。因?yàn)闊煔鉂穹摿蜓b置設(shè)備多，各設(shè)備自動(dòng)化程度要求也比較高，因此要求所有脫硫裝置、設(shè)備包括電氣控制都采用DCS集散控制系統(tǒng)。
三、DCS控制范圍及功能
1、煙氣濕法脫硫裝置DCS控制范圍
包括脫硫系統(tǒng)及公共系統(tǒng)。
1）脫硫系統(tǒng)分為煙氣子系統(tǒng)和SO2吸收子系統(tǒng)。
主要包括：增壓風(fēng)機(jī)、GGH、擋板、煙氣系統(tǒng)檢測(cè)儀表、循環(huán)泵、排漿泵、除霧器、氧化風(fēng)機(jī)、吸收系統(tǒng)檢測(cè)儀表等。
2)公用系統(tǒng)
主要包括石灰石漿液制備系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)、工藝水系統(tǒng)等。
2、DCS控制功能
包括數(shù)據(jù)采集和處理(DAS)，模擬量控制(MCS)及順序控制(SCS)。
1）、數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)（DAS）的基本功能包括：數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、屏幕顯示、參數(shù)越限報(bào)警、事件順序記錄、事故追憶記錄、操作員記錄、性能與效率計(jì)算和經(jīng)濟(jì)分析、打印制表、屏幕拷貝、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和檢索等。
監(jiān)測(cè)的主要參數(shù)有：
l 脫硫裝置工況及工藝系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)；
l 主要輔機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)；
l 主要閥門的啟閉狀態(tài)及調(diào)節(jié)閥門的開度；
l 電源及其它必要條件的供給狀態(tài)；
l 主要的電氣參數(shù)；
l 操作員操作記錄等。
熱工信號(hào)及報(bào)警均由DCS完成，除在LCD上實(shí)現(xiàn)預(yù)警和報(bào)警顯示外，同時(shí)還發(fā)出音響信號(hào)。
2）、順序控制系統(tǒng)（SCS）應(yīng)能滿足脫硫裝置的聯(lián)鎖保護(hù)和啟停控制，能實(shí)現(xiàn)脫硫裝置在事故和異常工況下的控制操作，保證脫硫裝置安全。對(duì)需要經(jīng)常進(jìn)行有規(guī)律性操作的輔機(jī)系統(tǒng)以及一些主要閥門的開閉控制由順序控制系統(tǒng)(SCS)來完成，實(shí)現(xiàn)功能組或子組級(jí)的控制。
脫硫裝置SCS控制的范圍有： 煙氣系統(tǒng)的增壓風(fēng)機(jī)、GGH等； SO2吸收系統(tǒng)中漿液循環(huán)泵、氧化風(fēng)機(jī)、石膏排出泵及除霧器清洗系統(tǒng)的順控；以及排空及漿液拋棄系統(tǒng)、石灰石漿液制備系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)、廢水系統(tǒng)等的順控。
3）、模擬量控制系統(tǒng)（MCS）能滿足脫硫裝置在不同負(fù)荷階段中安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的需要，具有在裝置事故及異常工況下聯(lián)鎖保護(hù)協(xié)調(diào)控制的措施，根據(jù)煙氣脫硫系統(tǒng)的工藝要求，MCS系統(tǒng)一般具有以下主要控制回路：
l 增壓風(fēng)機(jī)入口壓力控制
為保證鍋爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行，通過調(diào)節(jié)鍋爐引風(fēng)機(jī)后的增壓風(fēng)機(jī)導(dǎo)向葉片的開度進(jìn)行控制，保持增壓風(fēng)機(jī)入口壓力的穩(wěn)定。為了獲得更好的動(dòng)態(tài)特性，可引入鍋爐負(fù)荷和引風(fēng)機(jī)狀態(tài)信號(hào)作為輔助信號(hào)。在FGD煙氣系統(tǒng)投入過程中，需手動(dòng)協(xié)調(diào)控制煙氣旁路擋板門及增壓風(fēng)機(jī)導(dǎo)向葉片的開度，保證增壓風(fēng)機(jī)入口壓力穩(wěn)定；在旁路擋板門關(guān)閉到一定程度后，壓力控制閉環(huán)投入，關(guān)閉旁路擋板門。
l 吸收塔SO2脫除率自動(dòng)控制
吸收塔SO2脫除率的控制是由吸收塔中新鮮的石灰石漿液的加入量決定的。而加入吸收塔的新制備石灰石漿液的量的大小將取決于預(yù)計(jì)的SO2脫除率、鍋爐負(fù)荷及吸收塔漿液的pH值。
CaCO3流量的理論值為需脫除的SO2量乘以CaCO3與SO2的摩爾比，需脫除的SO2量為原煙氣的SO2量乘以預(yù)計(jì)的SO2的脫除率。通過測(cè)量原煙氣的體積流量和原煙氣的SO2含量可得到原煙氣的SO2量。由于CaCO3流量的調(diào)節(jié)影響著吸收塔反應(yīng)池中漿液的pH值，為保證脫硫性能，應(yīng)將該pH值保持在某一設(shè)定范圍內(nèi)，當(dāng)pH值降低，所需的CaCO3流量應(yīng)按某一修正系數(shù)增加。實(shí)際供給吸收塔的CaCO3流量為實(shí)際測(cè)得的石灰石漿液流量乘以石灰石漿濃度和石灰石中CaCO3的純度系數(shù)。將經(jīng)pH值修正后的所需CaCO3流量與實(shí)際的CaCO3流量進(jìn)行比較，通過調(diào)節(jié)石灰石漿液調(diào)節(jié)閥開度進(jìn)行控制。
l 石膏脫水自動(dòng)控制
石膏漿液密度達(dá)到排放設(shè)定值，由石膏排出泵從吸收塔排出，經(jīng)過石膏漩流器，濃縮后的漿液再經(jīng)過真空皮帶機(jī)，通過控制真空皮帶脫水機(jī)的變頻裝置，調(diào)節(jié)石膏餅厚度。
3、除DCS系統(tǒng)外，對(duì)部分設(shè)備還設(shè)有PLC程序控制和就地盤控制，如GGH吹灰系統(tǒng)、球磨機(jī)、廢水系統(tǒng)由就地PLC控制及就地盤控制，DCS與PLC通過硬接線方式或通信方式進(jìn)行信號(hào)交換，就地盤的一些重要信號(hào)通過硬接線方式輸送到DCS。同時(shí)煙氣脫硫控制系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置與機(jī)組DCS 進(jìn)行信號(hào)交換的硬接線和通訊接口，以使脫硫系統(tǒng)能與機(jī)組協(xié)調(diào)運(yùn)行，一般對(duì)下列信號(hào)采用硬接線方式進(jìn)行信號(hào)交換。
脫硫裝置側(cè)：
旁路擋板狀態(tài)信號(hào) （開關(guān)量）
入口擋板狀態(tài)信號(hào) （開關(guān)量）
出口擋板狀態(tài)信號(hào) （開關(guān)量）
增壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行信號(hào) （開關(guān)量）
鍋爐側(cè)：
鍋爐送風(fēng)量信號(hào) （4－20mA）
鍋爐負(fù)荷信號(hào) （4－20mA）
鍋爐MFT信號(hào) （開關(guān)量）
油槍投運(yùn)信號(hào) （開關(guān)量）
電除塵切投信號(hào) （開關(guān)量）
爐膛壓力信號(hào) （4－20mA）
引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開度指示 （4－20mA）
四 、煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（CEMS）
每臺(tái)爐的煙氣脫硫原煙氣側(cè)和凈煙氣側(cè)各設(shè)置一套煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)裝置（CEMS）。CEMS系統(tǒng)的各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目通過硬接線聯(lián)接全部進(jìn)入脫硫DCS進(jìn)行監(jiān)視、計(jì)算和控制。煙氣排放檢測(cè)設(shè)備的電源故障和系統(tǒng)故障，應(yīng)在脫硫DCS上報(bào)警。
煙氣分析儀放置在就地的分析小屋內(nèi)，并應(yīng)預(yù)留環(huán)保監(jiān)測(cè)的接口。
當(dāng)煙氣脫硫裝置出口的CEMS 與環(huán)保監(jiān)測(cè)的CEMS 合并使用時(shí)，除應(yīng)滿足脫硫裝置在各種運(yùn)行條件下提供的數(shù)據(jù)能符合煙氣脫硫裝置控制系統(tǒng)的要求外，還應(yīng)取得當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門的同意。
五、熱工保護(hù)
脫硫裝置的熱工保護(hù)由脫硫DCS中獨(dú)立的分散處理單元來完成。
當(dāng)發(fā)生鍋爐主燃料跳閘(MFT)、增壓風(fēng)機(jī)故障、循環(huán)泵均停、原煙氣擋板未開、原煙氣溫度過高及煙氣壓力越限等任意異，F(xiàn)象時(shí)，脫硫裝置停運(yùn)并自動(dòng)打開煙氣旁路擋板，通過關(guān)閉原煙氣擋板來斷開進(jìn)入脫硫裝置的煙氣通道。
六、熱工自動(dòng)化設(shè)備選型
應(yīng)綜合考慮技術(shù)經(jīng)濟(jì)因素，并結(jié)合國情，從實(shí)際效果出發(fā)采用技術(shù)先進(jìn)、質(zhì)量可靠、使用成熟、經(jīng)濟(jì)合理的產(chǎn)品。
七．結(jié)束語
隨著工業(yè)化進(jìn)程的快速發(fā)展，大自然和人類生存的環(huán)境受到越來越多的破壞。保護(hù)環(huán)境日益重要， 電廠煙氣脫硫工程是防止大氣污染的重要手段。也是我們不可避免的新課題。
參考文獻(xiàn)：
《火力發(fā)電廠熱工自動(dòng)化設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》（NDGJ16-89）
《火力發(fā)電廠熱工控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》（DL/T5175-2003）
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