基于DCS和PLC混合控制的半干法脫硫控制系統(tǒng)的改進(jìn)

摘 要：針對半干法脫硫系統(tǒng)建立料床難的特點(diǎn)，本文提出改進(jìn)基于DCS和PLC混合控制的控制系統(tǒng)的方案，從而建立穩(wěn)定的料床和可靠的控制系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：半干法脫硫；DCS；PLC；混合控制；控制系統(tǒng)；改進(jìn)

1 概述

半干法脫硫系統(tǒng)具有工藝技術(shù)要求高和建立、穩(wěn)定流化床難度大等特點(diǎn)。在做好恰當(dāng)?shù)牧骰苍O(shè)計(jì)和配置合理的輸送設(shè)備的基礎(chǔ)上，同時(shí)建立良好的控制系統(tǒng)，才可保證脫硫系統(tǒng)的穩(wěn)定高效運(yùn)行。因此，針對原有控制系統(tǒng)存在的一些問題，本文提出控制技術(shù)層面上的改進(jìn)方案。

2 基于DCS和PLC混合控制的半干法脫硫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 基于DCS和PLC的混合控制模式

主控單元是和利時(shí)MACS5，與其上位機(jī)之間采用以太網(wǎng)雙網(wǎng)通訊方式；從站是S7-200系統(tǒng)，有消化器站和除塵器站；主控單元與從站之間的通訊采用Profibus-DP現(xiàn)場總線技術(shù)組成混合控制模式，實(shí)現(xiàn)了既經(jīng)濟(jì)又高效的自動(dòng)控制。

2.2 常規(guī)的半干法脫硫控制策略

一是消石灰給料量的PID控制策略：脫硫塔的出口煙氣SO2濃度作為PID的反饋控制，控制消石灰卸料器的給料頻率，實(shí)現(xiàn)出口煙氣SO2濃度的控制；

二是脫硫塔內(nèi)的物料反應(yīng)溫度的PID控制：脫硫塔出口溫度作為PID的反饋控制，調(diào)節(jié)進(jìn)水調(diào)節(jié)閥的開度和回水調(diào)節(jié)閥的開度，導(dǎo)致控制過于復(fù)雜，很難實(shí)現(xiàn)物料反應(yīng)溫度的穩(wěn)定控制；

三是脫硫塔內(nèi)的物料濃度控制：根據(jù)建立不同煙氣流量下的空塔壓差曲線計(jì)算出實(shí)際的床層壓差作為PID的反饋控制，調(diào)節(jié)返料調(diào)節(jié)閥的開度，實(shí)現(xiàn)床壓的控制；

四是除塵器灰斗料位的聯(lián)鎖控制：通過除塵器灰斗的高低料位控制灰斗下方外排卸料器的啟動(dòng)或者停止，從而保證大致滿足灰斗料位的粗略控制，很難滿足返料系統(tǒng)的正常需求，不是料位太高導(dǎo)致灰斗內(nèi)的灰料壓得太緊導(dǎo)致返料不暢，就是料位過低導(dǎo)致灰斗內(nèi)的灰料太少不能滿足返料的需求量。

2.3 改進(jìn)的半干法脫硫控制策略

一是消石灰給料量的PID控制策略：脫硫塔的出口煙氣SO2濃度作為PID的反饋控制，綜合控制消石灰卸料器的給料頻率，實(shí)現(xiàn)出口煙氣SO2濃度的穩(wěn)定控制；

二是脫硫塔內(nèi)的物料反應(yīng)溫度的PID控制：脫硫塔出口溫度作為PID的反饋控制，調(diào)節(jié)工藝水回水調(diào)節(jié)閥的開度，實(shí)現(xiàn)物料反應(yīng)溫度的穩(wěn)定控制；

三是脫硫反應(yīng)所需煙氣量的PID控制：脫硫塔出口的煙氣量作為PID的反饋控制，調(diào)節(jié)再循環(huán)煙氣調(diào)節(jié)閥的開度，實(shí)現(xiàn)循環(huán)流化床反應(yīng)煙氣量的穩(wěn)定控制；

四是脫硫塔內(nèi)的物料濃度控制：根據(jù)建立不同煙氣流量下的空塔壓差曲線計(jì)算出實(shí)際的床層壓差作為PID的反饋控制，調(diào)節(jié)返料調(diào)節(jié)閥的開度，實(shí)現(xiàn)床壓的穩(wěn)定控制；

五是除塵器灰斗料位的聯(lián)鎖控制：根據(jù)除塵器灰斗的料位壓力測量，估算除塵器灰斗的料位大致高度，控制灰斗下方外排卸料器的啟動(dòng)或者停止，從而保證灰斗料位適中，滿足返料系統(tǒng)的正常需求。

2.4 煙氣自動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)是實(shí)現(xiàn)料床穩(wěn)定控制的前提

煙氣自動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)，指通過調(diào)節(jié)再循環(huán)煙氣調(diào)節(jié)閥的開度補(bǔ)償過低的煙氣量，實(shí)現(xiàn)控制脫硫塔出口煙氣量，從而滿足循環(huán)流化床所需的煙氣量。

脫硫塔內(nèi)的物料濃度控制是建立穩(wěn)定脫硫料床的關(guān)鍵所在，主要原因有：鍋爐負(fù)荷低于一定值時(shí)，鍋爐煙氣量降低，引風(fēng)機(jī)的負(fù)壓升高；鍋爐省煤器出口的負(fù)壓也相應(yīng)增加；影響鍋爐的燃燒工況。所以，自動(dòng)補(bǔ)償循環(huán)煙氣，不影響煙爐燃燒工況和風(fēng)機(jī)能耗，同時(shí)保證達(dá)到預(yù)期的脫硫效率。

3 改進(jìn)后的半干法脫硫控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)功能

①通過煙氣自動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)是實(shí)現(xiàn)循環(huán)流化床所需煙氣量的穩(wěn)定控制，同時(shí)建立穩(wěn)定的脫硫料床。

②綜合脫硫塔進(jìn)口煙氣量的前饋控制和脫硫塔出口SO2濃度的反饋控制實(shí)現(xiàn)了脫硫劑消石灰的給料量的精確控制。

③通過精簡工藝水的PID控制，實(shí)現(xiàn)脫硫反應(yīng)溫度的穩(wěn)定控制。

④通過調(diào)節(jié)除塵器灰斗的料位，實(shí)現(xiàn)返料的暢通，實(shí)現(xiàn)了返料的穩(wěn)定性，進(jìn)一步支撐料床的穩(wěn)定建立。

⑤改進(jìn)后的半干法脫硫控制系統(tǒng)的自動(dòng)控制性能進(jìn)一步提升。

4 結(jié)束語

目前該控制系統(tǒng)在上海大屯熱電廠脫硫系統(tǒng)中成功應(yīng)用，并取得良好的節(jié)能減排效果，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。為了實(shí)現(xiàn)半干法脫硫穩(wěn)定建床技術(shù)的推廣應(yīng)用，該公司將繼續(xù)深入提高半干法脫硫的脫硫效率、降低Ca/S、減少電耗等多方面的研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]高翔，劉海蛟，滕斌，駱仲泱，倪明江，岑可法.循環(huán)懸浮式煙氣半干法脫硫技術(shù)的實(shí)驗(yàn)研究[J].動(dòng)力工程，2006（05）.

作者簡介：

朱永祥（1977），男，碩士，工程師，研究方向：農(nóng)業(yè)電氣化與自動(dòng)化。