脫硫除塵一體化自動(dòng)控制系統(tǒng)的改進(jìn)和應(yīng)用

董芳會(huì)

中圖分類號(hào)：TD101 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2015）31-0017-01

文章詳盡的介紹了電廠運(yùn)行的煙氣參數(shù)與脫硫工藝設(shè)計(jì)的各項(xiàng)參數(shù)之間通過模塊控制使整個(gè)系統(tǒng)在各種工況下自動(dòng)運(yùn)行，系統(tǒng)的啟動(dòng)、正常運(yùn)行監(jiān)控和事故處理實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化，在實(shí)際生產(chǎn)的運(yùn)行中取得了良好的效果。

一、概況

隨著國家要求煙氣脫硫、脫硝標(biāo)準(zhǔn)的提高，現(xiàn)有的脫硫工藝已經(jīng)不能滿足國家標(biāo)準(zhǔn)的要求，為了達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，必須對(duì)現(xiàn)有的脫硫工藝進(jìn)行改造。以前的脫硫工藝是脫硫參數(shù)和煙氣參數(shù)不在一起，值班員隨時(shí)詢問鍋爐運(yùn)行人員鍋爐運(yùn)行狀況，根據(jù)鍋爐運(yùn)行狀況和煙氣在線檢測(cè)的數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)給料量，達(dá)到脫硫的目的。這種方式帶來的后果一是煙氣排放的污染物含量波動(dòng)較大，不能滿足環(huán)保要求，二是值班員的操作水平和判斷能力以及操作頻率很高。2014年以來，隨著新環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行，電廠原有的系統(tǒng)就必須進(jìn)行改造。國內(nèi)先進(jìn)的脫硫工藝是濕法和半干法脫硫，無論何種方式脫硫，電控系統(tǒng)就必須滿足日新月異的工藝要求實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化才能消除由于人的因素造成的排放物不達(dá)標(biāo)，時(shí)大時(shí)小，催化劑投入和鍋爐運(yùn)行參數(shù)不匹配造成的排放物不達(dá)標(biāo)、鍋爐熄火、投入催化劑較大影響電廠的經(jīng)營(yíng)指標(biāo)等后果。因此研究怎樣利用先進(jìn)的完全電控自動(dòng)化是脫硫工藝中關(guān)鍵技術(shù)。

二、脫硫工藝中的自動(dòng)控制系統(tǒng)難點(diǎn)

1、脫硫工藝特點(diǎn)和需要的參數(shù)配合。

1）污染物的參數(shù)反饋與脫硫工藝參數(shù)的配合。二氧化硫的濃度在吸收塔前后要有測(cè)定元件，根據(jù)進(jìn)口污染物濃度控制石灰石的給料量，然后根據(jù)出口的污染物濃度來校驗(yàn)和精確地調(diào)節(jié)石灰石給料量的輔助調(diào)控參數(shù)以保證達(dá)到按要求的污染物排放濃度。

2）脫硫工藝中的自動(dòng)化調(diào)節(jié)主要參數(shù)。a）吸收塔煙氣溫度控制：為了促進(jìn)消石灰和二氧化硫的反應(yīng)，必須在吸收塔的出口處安裝煙氣溫度測(cè)點(diǎn)，用溫度測(cè)點(diǎn)來防止結(jié)露好而有利于煙氣的排放擴(kuò)散，要保證正常運(yùn)行，溫度也要保證在設(shè)定的額定范圍之內(nèi)，這就要求以溫度為反饋信號(hào)作為工藝中的水量要求，水量要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)。b）吸收塔的壓降控制。吸收塔的壓降由煙氣壓降和固體顆粒物壓降兩部分組成。由于循環(huán)流化床內(nèi)的固體顆粒物濃度是保證流化床良好運(yùn)行的重要參數(shù)，在運(yùn)行中只有通過控制吸收塔的壓降來實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)床內(nèi)的固—?dú)獗龋员ＷC反應(yīng)器始終處于良好的運(yùn)行工況。通過調(diào)節(jié)除塵器灰斗進(jìn)入空氣斜槽的物料量，控制送回吸收塔的再循環(huán)物料量保證吸收塔壓降的穩(wěn)定才能保證床內(nèi)反應(yīng)所需的固體顆粒物濃度。

2、工藝要求的參數(shù)自控難點(diǎn)

煙氣排放物的測(cè)量和脫硫工藝的復(fù)雜性造成了實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化的復(fù)雜性。除了對(duì)測(cè)量系統(tǒng)的一次元件要求較高外，對(duì)控制系統(tǒng)的自動(dòng)化要求提出了更高的要求。脫硫工藝中主要的難點(diǎn)是自動(dòng)化控制涉及的反饋信號(hào)多且模擬量多。模擬量的參數(shù)性質(zhì)有物料的高低和大小，鍋爐負(fù)荷，環(huán)保部門的煙氣排放物等三個(gè)部門之間的參數(shù)要統(tǒng)一起來。這就要求至少有以下模擬量的閉環(huán)回路：a）清潔煙氣再循環(huán)控制；b）吸收塔出口溫度控制；c）床層壓降控制。要實(shí)現(xiàn)上述模擬量的閉環(huán)控制就需要利用程序控制。1）軟件要與硬件有機(jī)的結(jié)合起來，脫硫系統(tǒng)的任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)或硬件的故障不影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行，值班員在操作時(shí)還能監(jiān)視各工藝系統(tǒng)內(nèi)每一個(gè)模擬量和數(shù)字量；2）機(jī)組出現(xiàn)異?；蛎摿蚬に嚦霈F(xiàn)非正常工況時(shí)，能按預(yù)定的順序進(jìn)行處理，使得脫硫系統(tǒng)與相應(yīng)的事故狀態(tài)相適應(yīng)；3）出現(xiàn)危機(jī)單元機(jī)組運(yùn)行以及脫硫工藝系統(tǒng)運(yùn)行的工況時(shí)，能自動(dòng)進(jìn)行系統(tǒng)的連鎖保護(hù)，停止相應(yīng)的設(shè)備甚至整套脫硫裝置的運(yùn)行；4）在少量就地巡檢人員的配合下，完成整套脫硫系統(tǒng)的啟動(dòng)和停止控制。

三、實(shí)施步驟

由于脫硫工藝的復(fù)雜性，訊號(hào)遠(yuǎn)傳儀表有4--20毫安的直流信號(hào)和交流信號(hào)，溫度，開關(guān)量等信號(hào)均需要具備通訊功能。因此我們針對(duì)不同的信號(hào)選擇了不同的一次設(shè)備。

1）一次元件部分。壓力信號(hào)我們采用具有智能型的壓力變送器，對(duì)“零”和“滿量程”都能進(jìn)行調(diào)整。除具有遠(yuǎn)方零點(diǎn)，滿量程調(diào)整功能外，還具有本機(jī)就地零點(diǎn)、滿量程調(diào)整功能；零點(diǎn)的壓縮和提高可以在0-80%的量程中自由定點(diǎn)并且能承受超壓而精度不受影響。就地溫度儀表采用雙金屬溫度計(jì)，精度要求為+1.5%，遠(yuǎn)傳溫度采用三線制pt100，熱電阻和就地溫度保護(hù)套材質(zhì)選用不銹鋼材質(zhì)。物位儀表選用單棒振動(dòng)料位開關(guān)，灰倉連續(xù)料位采用雷達(dá)料位計(jì)，料位開關(guān)提供二對(duì)常開常閉的觸點(diǎn)，觸點(diǎn)為瞬動(dòng)干式觸點(diǎn)型。流量?jī)x表選用電磁流量計(jì)，輸出4-20毫安的電流信號(hào)，煙氣流量采用差壓式流量計(jì)。其它的執(zhí)行機(jī)構(gòu)選用廠用的氣動(dòng)和電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，采用輸出干接點(diǎn)的方式供遠(yuǎn)方操作使用。

2）關(guān)鍵的CEM系統(tǒng)，我們?cè)诿摿虺龎m島的進(jìn)口和出口均安裝了CEM，配置的取樣方法為直接抽取采樣法，包括煙氣采樣系統(tǒng)、煙氣預(yù)處理系統(tǒng)、煙氣成分分析儀和反吹校準(zhǔn)控制系統(tǒng)。測(cè)量的煙氣數(shù)據(jù)采用硬接線的方式接入脫硫DCS系統(tǒng)，并且預(yù)留與環(huán)保部門的通訊接口。

3）軟件配置和網(wǎng)絡(luò)。軟件采用MACS5.0，網(wǎng)絡(luò)采用雙冗余拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，控制模塊采用進(jìn)口的FM多通道模擬數(shù)字輸入輸出模塊。

軟件采用MACSⅤ 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。在操作員站上運(yùn)行MACSⅤ 系統(tǒng)專用實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件，運(yùn)行在多任務(wù)操作系統(tǒng)中，其包含主要有顯示與會(huì)話、報(bào)警、日志管理與顯示、控制調(diào)節(jié)、歷史庫管理、系統(tǒng)庫管理等。操作員站監(jiān)控軟件是最直接和最重要的人機(jī)交互界面。

內(nèi)部MACSV組態(tài)系統(tǒng)是通用的系統(tǒng)組態(tài)和運(yùn)行控制平臺(tái)，通過工程師站軟件組態(tài)把系統(tǒng)提供的模塊化的功能單元按工程需要的邏輯組合起來，形成一個(gè)能完成工程要求的應(yīng)用系統(tǒng)。包括系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫、控制運(yùn)算程序、歷史數(shù)據(jù)庫、監(jiān)控流程圖以及各類生產(chǎn)管理報(bào)表。

網(wǎng)絡(luò)采用現(xiàn)場(chǎng)總線智能設(shè)備和自動(dòng)化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字式雙向傳輸，多路分支的通訊網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，具有數(shù)字化、開放性、易管理等特點(diǎn)。其主要是通過以ISO/OSI模型為基礎(chǔ)，利用其支持軟件解決總線控制、沖突檢測(cè)、鏈路維護(hù)等技術(shù)問題，從而保證通訊信息的穩(wěn)定、高效傳輸。

數(shù)據(jù)采集采用FM系列多通道數(shù)字、模擬量輸入輸出通道控制模塊；通過通訊網(wǎng)絡(luò)把采集到的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)傳輸至控制系統(tǒng)。

四、應(yīng)用后的效果

經(jīng)過努力，引進(jìn)進(jìn)口的模塊控制和現(xiàn)場(chǎng)高精度的一次元件的配合，實(shí)現(xiàn)了濕法脫硫完全自動(dòng)化，半干法脫硫、除塵一體化完全自動(dòng)化。降低了要求值班員操作水平的能力和勞動(dòng)量，減少了人為因素造成的環(huán)保投入不連續(xù)或者不能實(shí)施快速對(duì)物料進(jìn)行調(diào)整的弊端。為脫硫環(huán)保的電控系統(tǒng)升級(jí)做出了貢獻(xiàn)。